KR20110023768A - 트리플레이트 선로 층간 접속기 및 평면 어레이 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 손실 억제가 우수하고, 임의의 위치에 층간 접속을 가능하게 하는 트리플레이트 선로 층간 접속기를 제공한다. 또한, 빔 방향의 주파수 특성이 균일화된 평면 어레이 안테나를 제공한다.
제1 및 제2 트리플레이트 선로 사이의 전기적 접속 구조를 가지고, 제1 급전 기판 상에 제1 급전 선로를 구비하고, 제1 패치 패턴은 제1 급전 선로의 접속 종단부에 형성되어 있고, 제1 급전 기판의 하부에 제1 실드 스페이서, 제1 급전 기판의 상부에 제2 실드 스페이서가 배치되고, 제1 및 제2 실드 스페이서는, 제1 급전 기판의 하부 및 상부에 제1 및 제2 유전체가 형성되도록 제1 급전 선로 및 제1 패치 패턴을 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부를 각각에 가지고, 제2 급전 기판 상에 제2 패치 패턴과, 제2 패치 패턴으로부터 두 방향으로 출력단까지 연장되는 제2 급전 선로를 구비하고, 제2 지도체 상의 제1 패치 패턴과 제2 패치 패턴과의 대략 중간에 위치하는 부분에 제1 슬릿을 구비한다.
또한, 안테나부와 전송 선로부를 구비하는 다층 구조의 평면 어레이 안테나에 있어서, 안테나부는 안테나 기판과 슬릿을 구비한 제1 지도체를 포함하고, 안테나 기판은, 방사 소자군과 상기 방사 소자군의 각 방사 소자를 연결하는 급전 선로가 형성되어 이루어지는 안테나 영역을 구비하고, 급전 선로, 슬릿 및 전송 선로의 한쪽 단부가 거의 대응하는 위치에 구비되고, 평면 어레이 안테나의 두께 방향에 있어서, 슬릿과 급전 선로와의 중첩 부분에서의 급전 선로의 길이 방향의 최대 거리 (d1)과, 급전 선로의 길이 방향에 평행인 두 직선으로 슬릿을 사이에 끼웠을 때의 상기 두 직선 사이의 거리 (d2)가 (d1)<(d2)가 되도록 슬릿 및 급전 선로의 형상 및 위치 관계가 조정되어 있고, 전송 선로부는 제1 실드 스페이서와 전송 선로를 갖는 전송 선로 기판과 제2 실드 스페이서와 제2 지도체를 구비한다.

Description

트리플레이트 선로 층간 접속기 및 평면 어레이 안테나{TRIPLATE LINE INTER-LAYER CONNECTOR, AND PLANAR ARRAY ANTENNA}

본 발명은 밀리파대에서의 트리플레이트 선로의 층간 접속 구조에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 밀리파대의 송수신에 대응 가능하고, 차량 탑재 레이다용으로 바람직하게 이용되는 평면 어레이 안테나에 관한 것이다.

종래의 트리플레이트 선로의 층간 접속 구조는, 도 7에 나타내는 바와 같이 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b) 사이에 끼워진, 제1 급전 선로 (05)를 구비한 제1 급전 기판 (06)이, 제1 지도체(地導體) (01)과 제2 지도체 (02)의 대략 중간에 배치된 제1 트리플레이트 선로와, 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b) 사이에 끼워진, 제2 급전 선로 (08)을 구비한 제2 급전 기판 (09)가, 제2 지도체 (02)와 제3 지도체 (03)의 대략 중간에 배치된 제2 트리플레이트 선로를, 상기 제2 지도체 (02)에 형성된 슬릿 (014)를 통해 전자(電磁) 결합하는 것이다(특허문헌 1의 종래예 참조).

통상 제1 유전체 (04a), 제2 유전체 (04b), 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b)에는, 급전 선로의 손실을 억제하기 위해서 비유전율 ε1≒1의 저유전율 재료가 이용된다. 또한, 제1 지도체 (01)과 제2 지도체 (02)의 간격 및 제2 지도체 (02)와 제3 지도체 (03)의 간격은, 사용하는 주파수에 있어서 선로에 고차 모드가 발생하는 것을 피하기 위해서, 사용하는 주파수의 (λg)(실효 파장=자유 공간 파장/유전체의 비유전율의 제곱근)의 대략 5 분의 1 이하로 설정된다.

또한, 제1 급전 선로 (05)와 제2 급전 선로 (08)을 제2 슬릿 (014)를 통해 양호하게 전자 결합시키기 위해서는, 제2 슬릿 (014)를 사용하는 주파수에서 공진시킬 필요가 있기 때문에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제2 슬릿 (014)의 공진기 길이 (L8)을 사용하는 주파수의 실행 파장의 대략 2 분의 1로 설정함과 동시에, 제1 급전 선로 (05)의 접속 종단부와 상기 제2 급전 선로 (08)의 접속 종단부로부터, 사용하는 주파수의 실행 파장의 대략 4 분의 1이 되는 선로 길이 (L7)의 위치에, 제2 슬릿 (014)가 위치하도록 배치할 필요가 있다. 또한, 제2 슬릿 (014)의 폭은 대체로 사용하는 주파수의 실효 파장의 대략 10 분의 1 정도로 되어 있다.

이와 같이, 제2 슬릿 (014)의 공진기 길이 (L8)을 사용하는 주파수의 실효 파장의 대략 2 분의 1로 설정함으로써, 제2 슬릿 (014)가 사용하는 주파수에서 공진하며, 제1 급전 선로 (05) 및 제2 급전 선로 (08)의 접속 종단부로부터의 제2 슬릿 (014)의 설정 위치 (L7)을 사용하는 주파수의 실효 파장의 대략 4 분의 1로 설정함으로써, 급전 선로로부터 제2 슬릿 (014)를 고려한 임피던스 정합이 확보되어 전자파가 반사되지 않고 전송된다.

또한, 밀리파대의 차량 탑재 레이다나 고속 통신에 이용되는 평면 어레이 안테나에서는, 높은 이득ㆍ광대역 특성이 중요함과 동시에, 주파수 대역 내에서 필요한 각도 검지 정밀도를 실현하기 위해서 복수의 안테나의 수신 신호를 효율적으로 전파 수발신부에 전달하는 것이 중요해진다.

이 점을 감안한 평면 어레이 안테나로서 특허문헌 2에는, 저손실이며 조립 오차에 의한 특성 변화도 적은 주파수 특성이 안정된 저가의 평면 안테나 모듈이 기재되어 있고, 이 평면 안테나 모듈의 구조는 특허문헌 2의 도 5(본 명세서 도 26) 및 도 7(본 명세서 도 27)에 개시되어 있다.

특허문헌 2의 도 5(본 명세서 도 26)에 있어서, 안테나부 (101)은, 방사 소자 (41)에 접속되는 제1 급전 선로 (42)와, 급전 선로부(도 27 전체)에 전자 결합한 제1 접속부 (43)을 조로 하는 안테나군이 복수 형성되는 안테나 기판 (40)이 개시되어 있다.

또한 특허문헌 2의 도 7(본 명세서 도 27)에는, 급전 선로부 (102) 및 제2 접속부 (52)가 개시되어 있고, 도 26의 제1 접속부 (43)과 도 27의 제2 접속부 (52)가 제2 슬롯 (24)를 통해 전자적으로 접속된다.

일본 특허 제3965762호 명세서 국제 공개 공보 WO2006/098054호

그러나, 도 7에 나타내는, 종래의 트리플레이트 선로의 층간 접속 구조에서는, 제2 슬릿 (014)의 공진기 길이 (L8)의 길이 오차에 대한 주파수 변화가 크며, 제1 급전 선로 (05) 및 제2 급전 선로 (08)의 접속 종단부로부터의 제2 슬릿 (014)의 설정 위치 (L7)의 오차에 대한 급전 선로로부터 제2 슬릿 (014)를 고려한 임피던스의 변화가 크기 때문에, 주파수 특성이 협대역이 된다고 하는 과제가 있었다.

또한, 제1 급전 선로 (05) 및 제2 급전 선로 (08)과 제2 슬릿 (014)의 전자 결합에 따라서, 제1 지도체 (01)과 제2 지도체 (02) 사이 및 제3 지도체 (03)과 제2 지도체 (02) 사이를 가로 방향으로 전반(傳搬)하는 평행 플레이트 성분이 발생하고, 손실이 증가한다고 하는 과제가 있었다.

또한, 예를 들면 사용하는 주파수가 76.5 GHz대와 같이, 매우 높은 주파수대에서 종래의 트리플레이트 선로 층간 접속 구조를 실현하고자 하는 경우, 도 8에 나타낸 제2 슬릿 (014)의 공진기 길이 (L8)은 대략 2 mm 정도이며, 폭은 0.4 mm 정도 이하로 매우 미세한 치수가 되기 때문에, 제2 슬릿 (014)는 기계 프레스 가공 등으로 형성하는 것이 어려워짐과 동시에, 조립시에 제1 급전 선로 (05) 및 제2 급전 선로 (08)의 접속 종단부로부터 제2 슬릿 (014)의 설정 위치 (L7)을 대략 1 mm 정도로 고정밀도로 설정할 필요가 있는 등, 정밀도가 높은 가공 방법이나 조립 구조의 선택이 불가결하고, 비용이 높아진다고 하는 과제가 있었다.

또한, 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 발명된 특허문헌 1에 기재된 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서도, 상이한 층간의 전기적 접속을, 급전 선로 종단부에 설치한 패치 패턴, 및 패치 패턴의 주위를 전자파의 평행 플레이트 성분 억제를 위한 실드 스페이서에 의해 구성함으로써, 전송 손실의 억제가 우수하며, 조립 용이한 트리플레이트 선로 층간 접속기를 제공할 수 있다고 하는 이점은 있지만, 급전 선로의 종단부에 패치 패턴을 형성하기 때문에, 층간 접속하는 개소에 제약이 생겨서, 임의 위치에서의 층간 접속을 원하는 경우에는 한층 더 개선이 요망되었다.

또한, 종래의 어레이 안테나에 있어서는, 급전점의 위치를 최종적으로 조립되어지는 안테나의 대략 중앙부가 되도록 설치하는 것이 바람직하다고 알려져 왔다. 이것은, 원하는 주파수 범위에서 메인 빔의 방향이 일정해질수록 양호한 빔 특성이 얻어지기 때문이다. 그러나, 특허문헌 1에 개시된 층간 접속기를 사용하여 급전점을 안테나 중앙부에 설치하고자 하면, 예를 들면 층간 접속기 상에 별도 분배기를 설치하여 안테나의 양방향으로 전력을 분배할 필요가 있는 등, 설계 스페이스 및 제조 비용의 관점에서 과제가 발생하였다.

즉, 특허문헌 1에 기재된 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서는, 예를 들면 도 1에 나타내어진 바와 같이 제1 급전 선로 (05)와 제2 급전 선로 (08)과의 관계는 1 입력 1 출력의 관계로 되어 있어, 입출력 계통으로서 본 경우의 다양성에 개선의 여지가 있었다.

따라서, 본 발명은 종래의 안테나보다 컴팩트한 구성으로 광대역에 걸친 안정된 안테나 주파수 특성이 얻어지는 트리플레이트 선로 층간 접속기로서, 전력 손실이 적고, 급전 기판의 임의의 위치에서의 층간 접속을 가능하게 하는 설계 자유도가 높은 트리플레이트 선로 층간 접속기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

또한, 특허문헌 2의 도 5(본 명세서 도 26)에 나타내어지는 접속부 (43)은 직사각형이고, 방사 소자 (41)과 대략 동등한 크기를 가지고 있기 때문에, 방사 소자 (41)과의 상호 작용에 의한 목적하지 않은 영향의 회피가 필요하여, 접속부 (43)을 급전 선로 (42)의 단부에 설치함으로써 상기 회피를 도모하거나 또는 급전 선로부 (102)로부터 인출선을 설치하여 배치함으로써 상기 회피를 도모하고 있는데, 최근 안테나 기판의 소면적화로 인해 설계 자유도를 저하시키고 있다고 하는 문제가 있었다.

또한, 단부에 있는 접속부 (43)으로부터 순차로 방사 소자 (41)에 급전하기 때문에, 급전 선로 (42)의 종단측의 방사 소자에서는, 급전 위상 오차가 급전 선로 길이에 비례하여 커지고, 특히 UWB와 같은 주파수 대역이 넓은 경우에 있어서, 빔 방향의 주파수 특성을 균일화하는 것이 현저하게 곤란해진다고 하는 과제가 있었다. 또한, 차량 탑재 레이다에 이용되는 경우에는, 양산성이 우수한 것이어야만 한다.

본 발명은, 효율적으로 생산할 수 있으며 UWB와 같은 주파수 대역이 넓은 경우에도, 사용하는 주파수 범위 내에서 빔 방향의 변동이 작고, 전송 선로 종단부의 불필요 전반 모드 억제가 우수하고, 안테나 기판의 소면적화가 가능해지는 평면 어레이 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기는, 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b) 사이에 끼워진, 제1 급전 선로 (05)를 구비한 제1 급전 기판 (06)이, 제1 지도체 (01)과 제2 지도체 (02)의 대략 중간에 위치하고 있는 제1 트리플레이트 선로와, 제3 유전체 (04c) 및 제4 유전체 (04d) 사이에 끼워진, 제2 급전 선로 (08)을 구비한 제2 급전 기판 (09)가, 제2 지도체 (02)와 제3 지도체 (03)의 대략 중간에 위치하고 있는 제2 트리플레이트 선로와의 전기적 접속 구조를 갖는 트리플레이트 선로 층간 접속기이며,

상기 제1 급전 기판 (06) 상에 상기 제1 급전 기판 (06)의 입력단 (05a)로부터 제1 패치 패턴 (012a)를 향해서 연장되는 제1 급전 선로 (05)를 구비하고, 상기 제1 패치 패턴 (012a)는 상기 제1 급전 선로 (05)의 접속 종단부에 형성되어 있고, 상기 제1 급전 기판 (06)의 하부에 제1 실드 스페이서 (010a)가 배치되고, 상기 제1 급전 기판 (06)의 상부에 제2 실드 스페이서 (010b)가 배치되고, 상기 제1 실드 스페이서 (010a) 및 상기 제2 실드 스페이서 (010b)는, 상기 제1 급전 기판 (06)의 하부 및 상부에 상기 제1 유전체 (04a) 및 상기 제2 유전체 (04b)가 형성되도록 상기 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부를 각각에 가지고,

상기 제2 급전 기판 (09) 상에 제2 패치 패턴 (012b)와, 상기 제2 패치 패턴 (012b)로부터 두 방향으로 출력단 (08a) 및 (08b)까지 연장되는 제2 급전 선로 (08)을 구비하고,

상기 제2 지도체 (02) 상의 상기 제1 패치 패턴 (012a)와 제2 패치 패턴 (012b)의 대략 중간에 위치하는 부분에 제1 슬릿 (013)을 구비하고,

상기 제1 슬릿 (013)의 길이 방향이 상기 제2 패치 패턴 (012b)의 길이 방향과 대략 직교하도록 구성되고, 상기 제1 실드 스페이서 (010a)의 도려냄부 (04a)와 상기 제1 패치 패턴 (012a)와 상기 제2 실드 스페이서 (010b)의 도려냄부 (04b)와 상기 제1 슬릿 (013)과 상기 제2 패치 패턴 (012b)가, 제3 지도체 (03)을 적층 방향에서 볼 때 중첩되는 부분을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기는, 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b) 사이에 끼워진, 제1 급전 선로 (05)를 구비한 제1 급전 기판 (06)이, 제1 지도체 (01)과 제2 지도체 (02)의 대략 중간에 위치하고 있는 제1 트리플레이트 선로와, 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b) 사이에 끼워진, 제2 급전 선로 (08)을 구비한 제2 급전 기판 (09)가, 제2 지도체 (02)와 제3 지도체 (03)의 대략 중간에 위치하고 있는 제2 트리플레이트 선로와의 전기적 접속 구조를 갖는 트리플레이트 선로 층간 접속기이며,

상기 제1 급전 기판 (06) 상에 상기 제1 급전 기판 (06)의 입력단 (05a)로부터 제1 패치 패턴 (012a)를 향해서 연장되는 제1 급전 선로 (05)를 구비하고, 상기 제1 패치 패턴 (012a)는 상기 제1 급전 선로 (05)의 접속 종단부에 형성되어 있고,

상기 제1 급전 기판 (06)의 하부에 제1 실드 스페이서 (010a)가 배치되고, 상기 제1 급전 기판 (06)의 상부에 제2 실드 스페이서 (010b)가 배치되고, 상기 제1 실드 스페이서 (010a) 및 상기 제2 실드 스페이서 (010b)는, 상기 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부를 각각에 가지고,

상기 제2 급전 기판 (09) 상에 제2 패치 패턴 (012b)와, 상기 제2 패치 패턴 (012b)로부터 두 방향으로 출력단 (08a) 및 (08b)까지 연장되는 제2 급전 선로 (08)을 구비하고,

제2 급전 선로 (08) 및 제2 패치 패턴 (012b)의 하부 및 상부에 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b)가 위치하도록, 제2 급전 선로 (08) 및 제2 패치 패턴 (012b)를 포함하는 크기이며 제2 급전 선로 (08)의 선로 방향으로 양단(兩端)에까지 연장되는 유전체를 구성하는 제3 실드 스페이서 (011a) 및 제4 실드 스페이서 (011b)가 배치되고,

상기 제2 지도체 (02) 상의 상기 제1 패치 패턴 (012a)와 제2 패치 패턴 (012b)의 대략 중간에 위치하는 부분에 제1 슬릿 (013)을 구비하고,

상기 제1 슬릿 (013)의 길이 방향이 상기 제2 패치 패턴 (012b)의 길이 방향과 대략 직교하도록 구성되고, 상기 제1 실드 스페이서 (010a)의 도려냄부 (04a)와 상기 제1 패치 패턴 (012a)와 상기 제2 실드 스페이서 (010b)의 도려냄부 (04b)와 상기 제1 슬릿 (013)과 상기 제2 패치 패턴 (012b)가, 제3 지도체 (03)을 적층 방향에서 볼 때 중첩되는 부분을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기는, 제1 패치 패턴 (012a)의 급전 선로 방향의 길이 (L1)은 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 1/4 내지 1/2배이고,

제1 실드 스페이서 (010a) 및 제2 실드 스페이서 (010b)의 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부의 선로 방향에서의 치수 (L2)는, 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 0.6배이고,

제2 패치 패턴 (012b)의 급전 선로 방향의 길이 (L3)은 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 0.35 내지 0.5배이며,

제1 슬릿 (013)의 제2 패치 패턴 (012b)와 직교하는 방향의 길이 (LS4)는 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 0.4 내지 0.6배인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기는, 제1 패치 패턴 (012a)의 형상은 원형이고, 그의 직경 (L4)는 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 1/4 내지 1/2배이며,

제1 실드 스페이서 (010a), 제2 실드 스페이서 (010b)의 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부의 형상은 원형이고, 그의 직경 (L5)는 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 0.6배인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토하였다. 일반적으로 전반 모드가 변화될 때는 전반 손실이 발생하기 때문에, 당초에 본 발명자들은 전반 모드를 변화시키지 않고 상기 과제를 해결하는 방법을 모색하였다. 우선, 특허문헌 2의 접속부 (43)을 작게 하는 것을 시도하였지만, 단순히 접속부 (43)을 작게 하는 것만으로는 전자 결합 효율을 저하시켜 바람직하지 않고, 또한 작아도 접속부 (43)이 있음으로써 안테나 기판의 소면적화를 도모할 수 없는 것을 알았다. 따라서, 다음에 접속부 (43)을 생략한 구조를 검토한 결과, 급전 선로를 접속부 대용으로 사용하고, 전송 선로의 적어도 한쪽 단부와의 사이에서, 슬릿을 통한 전자 결합을 채용한다고 하는 방식을 검토하였다. 여기서, 전반 손실이나, 슬릿과 전송 선로의 위치 정렬 정밀도의 관점에서, 전송 선로의 적어도 한쪽 단부를 급전 선로 방향의 길이 방향의 길이가 실효 파장 (λg)의 약 1/4 내지 1/2인 패치 패턴으로 하고, 그 패치 패턴을 둘러싸도록, 다시 말하면, 그 패치 패턴보다 훨씬 큰 도려냄부를 패치 패턴에 대응하는 위치에 갖는 2매의 실드 스페이서를 전송 선로의 상하에 설치함으로써, 전반 손실을 억제할 수 있음과 동시에 위치 정렬을 용이하게 하고, 생산 효율이 우수한 평면 어레이 안테나 구조를 발견하여, 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 안테나부와 전송 선로부를 구비하는 다층 구조의 평면 어레이 안테나에 있어서,

상기 안테나부는 안테나 기판과 슬릿을 구비한 제1 지도체를 포함하고,

상기 안테나 기판은 복수의 방사 소자가 대략 1열로 배열된 방사 소자군과, 상기 방사 소자군의 각 방사 소자를 연결하는 급전 선로가 형성되어 이루어지는 안테나 영역을 구비하고,

상기 전송 선로부는 제1 실드 스페이서, 전송 선로 기판, 제2 실드 스페이서 및 제2 지도체를 이 순서로 구비하고,

상기 전송 선로 기판은 전송 선로와 상기 전송 선로의 적어도 한쪽 단부에 상기 전송 선로보다 폭이 넓은 패치 패턴을 구비하고,

상기 급전 선로, 상기 슬릿 및 상기 패치 패턴이 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 거의 대응하는 위치에 구비되고, 상기 슬릿과 상기 급전 선로와의 중첩 부분에서의 급전 선로의 길이 방향의 최대 거리 (d1)과, 상기 슬릿을 상기 급전 선로의 길이 방향에 평행인 두 직선 사이에 끼웠을 때의 상기 두 직선 사이의 거리 (d2)가 (d1)<(d2)가 되도록 슬릿 및 급전 선로의 형상 및 위치 관계가 조정되어 이루어지고,

상기 패치 패턴은 상기 급전 선로의 길이 방향의 길이가 실효 파장 (λg)의 약 1/2이고,

상기 제1 실드 스페이서는 상기 패치 패턴을 둘러싸도록 도려냄부를 구비하고,

상기 제2 실드 스페이서는 상기 제1 실드 스페이서와 대략 동일한 형상의 도려냄부가 상기 제1 실드 스페이서의 도려냄부에 대응하는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 제공한다.

상기 구성을 구비함으로써, 슬릿을 이용하여도 전송 선로 종단부에서의 불필요 전반 모드를 억제할 수 있고, UWB와 같은 주파수 대역이 넓은 경우에도, 사용하는 주파수 범위 내에서 빔 방향의 변동을 작게 할 수 있으며, 소면적에서 생산 효율이 양호한 안테나 기판의 제공이 가능해졌다.

또한 본 발명은, 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 본 상기 급전 선로와 상기 슬릿과 상기 급전 선로와의 중첩 부분에 있어서, 상기 급전 선로의 길이 방향의 한쪽 외연과 상기 슬릿의 한쪽 외연과의 교점 (e)와 급전 선로의 상기 한쪽 외연과 상기 슬릿의 다른 한쪽 외연과의 교점 (f)를 연결하는 직선의 중점을 (a1)이라 하고, 상기 급전 선로의 길이 방향의 다른 한쪽 외연과 상기 슬릿의 한쪽 외연과의 교점 (h)와 급전 선로의 상기 다른 한쪽 외연과 상기 슬릿의 다른 한쪽 외연과의 교점 (g)를 연결하는 직선의 중점을 (a2)라 하였을 때에, (a1)과 (a2)를 연결하는 직선과 급전 선로의 길이 방향이 대략 직교하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 고효율로 전반 모드를 급전 선로에 전송할 수 있기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분이, 그 부분으로부터 급전 선로로 연결되는 한쪽 방사 소자의 수와 다른쪽 방사 소자의 수가 동일한 수가 되는 위치에 있는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 사용하는 주파수 범위 내에서 빔 방향의 변동을 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분의 상기 급전 선로의 길이 방향의 중심점으로부터, 상기 한쪽 방사 소자 중 중심점으로부터 n번째 방사 소자까지의 급전 선로의 길이 (b1)과, 상기 다른쪽 방사 소자 중 중심점으로부터, 상기 n번째 방사 소자까지의 급전 선로의 길이 (b2)가, (b1)+(사용 주파수 λ의 1/2에 상당하는 길이)≒(b2)가 되도록 각 방사 소자를 배치한 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 이득이 높은 평면 어레이 안테나를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

여기서, 「≒」의 의미는 =인 배치와, 변동이 적으며 이득이 높다고 하는 효과를 손상시키지 않을 정도의 다소 변이된 범위를 포함한다고 하는 의미이다. 가장 바람직한 것은 =으로 하는 것이다. 또한, 상기 「중심점」이란, 상술한 (a1)과 (a2)를 연결하는 직선의 중점을 의미하고, 길이 측정은 급전 선로의 선폭의 중점을 통과하는 선을 기준으로 하여 측정한다.

또한 본 발명은, 상기 급전 선로 상의 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분에, 상기 급전 선로보다 폭이 넓은 급전부를 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 전송 선로로부터 오는 고주파 신호의 임피던스와 급전 선로의 임피던스의 정합을 취하기 쉬워지기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 안테나 기판의 상기 방사 소자군 및 급전 선로가 설치된 측에, 제2 유전체와, 상기 방사 소자군에 대응하는 위치에 각 방사 소자보다 큰 슬롯 개구를 갖는 제3 지도체를 이 순서로 배치한 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 인접하는 안테나로부터의 고주파 신호 간섭이 적으며, 높은 이득을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 안테나 기판에 상기 안테나 영역을 복수조 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 보다 검지 정밀도가 높은 평면 어레이 안테나를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 안테나 영역을 복수조 갖는 상기 안테나 기판의 상하에 각각의 안테나 영역에 거의 대응하는 도려냄부를 각각 구비하는 제3 및 제4 실드 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 인접 안테나 사이의 아이솔레이션이 향상되기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 안테나 영역을 복수조 갖는 상기 안테나 기판 각각의 안테나 영역 사이에 금속띠가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 아이솔레이션이 향상되기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 안테나 기판과 상기 제1 지도체 사이에 제1 유전체를 갖는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 안테나 기판과 제1 지도체 사이에 설치하는 유전체로서 안테나 기판 이외의 재료를 적용할 수 있기 때문에, 재료 설계의 자유도가 증가하므로 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 슬릿이 직사각형 또는 타원 형상인 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 사용하는 주파수에서 공진하고, 고주파 신호를 효율적으로 전송할 수 있기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 제2 실드 스페이서는 상기 제1 실드 스페이서와 대략 동일한 두께인 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성으로 함으로써, 고주파 신호의 전반 특성이 양호해지기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기 제1 실드 스페이서의 두께는 상기 패치 패턴의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나를 포함한다. 이러한 구성을 취함으로써 제1 패치 패턴에서의 고주파 신호의 전반 손실을 확실하게 감소시킬 수 있어 바람직하다.

또한 본 발명은, 차량 탑재 레이다용인 평면 어레이 안테나를 포함한다. 상기 구성을 갖는 평면 어레이 안테나는 이득이 높으며 아이솔레이션성이 우수하고, 소면적에서 양산성이 우수하기 때문에, 차량 탑재 레이다 용도에 바람직하다.

본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 의해서, 종래의 안테나보다 컴팩트한 구성으로 광대역에 걸친 안정된 안테나 주파수 특성이 얻어지고, 전력 손실이 적으며, 급전 기판의 임의 위치에서의 층간 접속을 가능하게 하는, 설계 자유도가 높은 트리플레이트 선로 층간 접속기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 평면 어레이 안테나는 효율적으로 생산할 수 있고, 또한 UWB와 같은 주파수 대역이 넓은 경우에도, 사용하는 주파수 범위 내에서 빔 방향의 변동이 작고, 전송 선로 종단부의 불필요 전반 모드 억제가 우수하며, 안테나 영역을 컴팩트화할 수 있고, 복수조의 안테나 영역을 고밀도로 집적할 수 있어 안테나 기판의 소면적화가 가능해진다.

도 1은 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 일 실시 형태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 다른 실시 형태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3의 (a)는 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 일 실시 형태를 나타내는 단면도이고, (b) 및 (c)는 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 일 실시 형태의 주요부 평면도이고, (d)는 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 일 실시 형태의 다른 주요부 평면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이고, (b) 및 (c)는 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 다른 실시 형태의 주요부 평면도이고, (d)는 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 다른 실시 형태의 다른 주요부 평면도이다.
도 5의 (a), (b) 및 (c)는 각각 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 실시 형태에 이용한 패치 패턴과 제1 급전 선로와의 접속 형태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 일 실시 형태에서의 반사 손실과 통과 손실의 주파수 특성을 나타내는 선도이다.
도 7은 종래의 트리플레이트 선로 층간 접속기를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 종래의 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서의 과제를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 일 실시 형태에서의 구성을 사시도로서 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 일 실시 형태에서의 제1 지도체 상에 설치된 슬릿과 급전 선로의 위치 관계를 평면도로서 설명하는 설명도이다.
도 11은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 일 실시 형태에서의 제1 지도체 상에 설치된 슬릿의 형상의 다른 바람직한 양태를 평면도로서 설명하는 설명도이다.
도 12는 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 패치 패턴의 바람직한 형태를 평면도로서 설명하는 설명도이다.
도 13은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 도 9에 나타내는 실시 형태에서의 구성을 평면 (ABCD)로 절단한 단면도로서 설명하는 설명도이다.
도 14는 본 발명에 따른 평면 안테나의 일 실시 형태에서의 급전 선로와 방사 소자의 접속 양태와 방사 소자의 크기의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 15는 본 발명에 따른 평면 안테나의 일 실시 형태에서의 제1 지도체 상에 설치된 슬릿과 급전 선로의 위치 관계를 평면도로서 설명하는 설명도이다.
도 16은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 다른 실시 형태에서의 구성을 사시도로서 설명하는 설명도이다.
도 17은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 도 16에 나타내는 실시 형태에서의 구성을 평면 (ABCD)로 절단한 단면도로서 설명하는 설명도이다.
도 18은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 안테나 영역을 설명하는 설명도이다.
도 19는 도 18의 급전 선로의 방사 소자 (P1)과 (Q1) 부분의 평면 확대도이다.
도 20은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 다른 실시 형태에서의 구성을 사시도로서 설명하는 설명도이다.
도 21은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 다른 실시 형태에서의 구성을 사시도로서 설명하는 설명도이다.
도 22는 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 다른 실시 형태에서의 구성을 사시도로서 설명하는 설명도이다.
도 22a는 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 다른 실시 형태에서의 구성의 일부를 확대한 모습을 설명하는 설명도이다.
도 22b는 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 다른 실시 형태에서의 구성의 일부를 확대한 모습을 설명하는 설명도이다.
도 23은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 특성을 설명하는 설명도이다.
도 24는 실시예 3의 평면 어레이 안테나의 특성을 설명하는 설명도이다.
도 25는 실시예 4의 평면 어레이 안테나의 특성을 설명하는 설명도이다.
도 26은 특허문헌 2의 도 5에 나타내어진 도면이다.
도 27은 특허문헌 2의 도 7에 나타내어진 도면이다.
도 28은 비교예 1의 평면 어레이 안테나의 방사 소자열의 하단부에 급전부를 설치한 안테나 영역의 모식도이다.
도 29는 비교예 1의 평면 어레이 안테나의 특성을 설명하는 설명도이다.
도 30은 비교예 2의 구성을 사시도로서 설명하는 설명도이다.
도 31은 비교예 2의 평면 어레이 안테나의 특성을 설명하는 설명도이다.

[본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기]

본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 이용되는 지도체 및 실드 스페이서는 어떠한 금속판을 이용해도 좋고, 또는 플라스틱에 도금을 실시한 판을 이용할 수도 있지만, 특히 알루미늄판을 이용하면 경량이며 저가인 것을 제조할 수 있기 때문에 바람직하다.

또한, 필름을 기재로 하고, 그 위에 동박을 접합시킨 연성 기판의 불필요한 동박을 에칭 제거하여도 구성할 수 있고, 또한 유리 클로스(cloth)에 수지를 함침시킨 얇은 수지판에 동박을 접합시킨 동장 적층판으로도 구성할 수 있다.

또한, 유전체에는, 비유전율이 낮은 발포체 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 이 경우에는, 유전체의 비유전율을 발포체 내의 공기의 비유전율로서 간주할 수 있다. 또한, 스페이서 등에 의해 형성된 공간 그 자체(공간 내에는 제조시의 기압으로 공기가 충전되는 것이 됨)를 유전체로서 이용하는 것도 바람직하다.

안테나 회로 기판은, 필름을 기재로 하고 그 위에 동박을 접합시킨 연성 기판의 불필요한 동박을 에칭 제거하여, 방사 소자나 급전 선로를 형성하여 구성할 수 있지만, 유리 클로스에 수지를 함침시킨 얇은 수지판에 동박을 접합시킨 동장 적층판으로도 구성할 수 있다.

제1 패치 패턴 (012a), 제2 패치 패턴 (012b) 및 제1 슬롯 (013)의 형상은, 도 3에 나타내는 바와 같이 정방형을 포함한 직사각형인 것이 일반적이지만, 폭 방향의 치수는, 공진 주파수에 대한 영향이 작기 때문에 필요에 따라서 조정할 수 있다. 또한, 도 4(b)에 나타내는 제1 패치 패턴 (012a)와 같이, 원형이라도 동일하게 작용한다. 또한, 예를 들면 제1 패치 패턴 (012a)와 제1 급전 선로 (05)의 접속부는, 제1 패치 패턴 (012a)의 단부의 임피던스와 제1 급전 선로 (05)의 임피던스를 정합시키기 위해서, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 사용하는 주파수의 실효 파장의 대략 4 분의 1의 선로 길이의 트랜스 선로 (0101)로 접속시키는 것이 일반적이다. 이 트랜스 선로 (0101)의 선폭은 급전 선로의 임피던스와 패치 패턴의 임피던스를 정합시킬 목적으로 설계된다. 도 5(a)에 의한 접속 이외에, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 패치 내부의 정합점 (0102)에서 직접 정합시키는 급전이나, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이 약간의 갭 (0103)을 통해 용량 접합시킬 수도 있다. 이 경우, 갭은, 예를 들면 밀리파이면, 실효 파장 (λg)의 대략 1/4 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제1 트리플레이트 선로는 제1 급전 기판 (06)의 하부에 제1 실드 스페이서 (010a)를 가지고, 제1 급전 기판 (06)의 상부에 제2 실드 스페이서 (010b)를 가지고 있다. 또한, 제1 실드 스페이서 (010a)의 하부에 제1 지도체 (01)을 가지고, 제2 실드 스페이서 (010b)의 상부에 제2 지도체 (02)를 가지고 있다. 여기서, 상기 제1 급전 기판 (06) 상에는 상기 제1 급전 기판 (06)의 한쪽 단부로부터 연장되는 제1 급전 선로 (05)와, 그의 접속 종단부에 제1 패치 패턴 (012a)가 형성되어 있다. 상기 제1 실드 스페이서 (010a) 및 상기 제2 실드 스페이서 (010b)에는, 상기 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부가, 제3 지도체 (03)에서 수직으로 볼 때, 상기 제1 급전 기판 (06)에 구비된 제1 급전 선로 (05) 및 제1 패치 패턴 (012a)에 거의 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다. 도려냄부에는, 공기 등의 유전체 (04a, 04b)가 존재하고, 이에 의해 상기 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)의 상하부에 금속층-유전체층-금속층-유전체층-금속층의 트리플레이트 선로가 형성된다. 여기서, 거의 대응하는 위치란, 제3 지도체 (03)에서 수직으로 보았을 때에, 도려냄부의 영역 내에 제1 급전 선로 (05) 및 제1 패치 패턴 (012a)가 수용되는 위치 관계에 있음을 의미한다. 이러한 구조를 취함으로써, 제1 급전 선로 (05) 및 제1 패치 패턴 (012a)의 주위가 금속벽으로 차폐되고, 전자파가 전반될 때에 누설에 의한 손실을 작게 할 수 있다.

제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부의 크기는, 보다 구체적으로는 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a) 각각의 단부로부터, 예를 들면 밀리파이면, 0.1 λg 내지 1 λg 떨어져 있는 것이 바람직하다. 0.1 λg 미만이면, 패치 패턴과 슬릿의 결합 손실이 커진다. 1 λg를 초과하면, 전자파가 확산되어 전송 손실이 커진다. 여기서, λg는 실효 파장이다.

또한, 제1 실드 스페이서 (010a) 및 제2 실드 스페이서 (010b)에 설치되는 도려냄부의 두께는, 엄밀하게 말하면, 제1 급전 기판의 두께 및 비유전율을 고려하여, 제1 급전 선로의 상하에 있는 제1 유전체와 제2 유전체에서 비유전율 및 두께가 다른 것을 이용하는 것이 바람직하지만, 제1 급전 기판으로서 100 μm 이하의 폴리이미드 필름 등의 매우 얇으며 비유전율이 작은 재료를 이용하면, 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b)의 두께가 거의 동일하여도 지장없이 사용할 수 있고, 오히려 제조를 간편하게 할 수 있다는 점에서 거의 동일한 두께로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b)의 두께는 0.3 λg 이하인 것이 바람직하다.

동일한 이유로부터, 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b)는 동일한 재료인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제1 패치 패턴 (012a)는 반드시 제1 급전 기판의 거의 중앙부에 있을 필요는 없지만, 다른 부품과 함께 최종적으로 조립되어지는 안테나의 중앙부에 있는 것이 바람직하다. 거의 중앙부에 있으면, 원하는 주파수 범위에서 메인 빔의 방향이 일정해질수록 양호한 빔 특성이 얻어진다고 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제2 트리플레이트 선로는, 제3 유전체 (04c) 및 제4 유전체 (04d) 사이에 끼워진, 제2 급전 선로 (08)을 구비한 제2 급전 기판 (09)가, 제2 지도체 (02)와 제3 지도체 (03)의 대략 중간에 위치함으로써 구성된다. 여기서, 제2 급전 선로 (08)은 제2 급전 기판 (09)의 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부까지 연장되어 있고, 제2 급전 선로 (08) 상에는 제2 패치 패턴 (012b)가 형성되어 있다. 여기서, 제2 급전 선로 (08)이 제2 급전 기판 (09)의 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부까지 연장됨으로써, 제3 지도체 (03)보다 더 외측에 설치하는 금속층과의 층간 접속을 통한 전자파의 교환을 제2 급전 선로 (08)의 선로 상의 임의의 위치에서 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 엄밀하게 말하면, 제2 급전 기판의 두께 및 비유전율을 고려하여, 제2 급전 선로의 상하에 있는 제3 유전체와 제4 유전체에서 비유전율 및 두께가 다른 것을 이용하는 것이 바람직하지만, 제2 급전 기판으로서 100 μm 이하의 폴리이미드 필름 등의 매우 얇으며 비유전율이 작은 재료를 이용하면, 제3 유전체 (04c) 및 제4 유전체 (04d)의 두께가 거의 동일하여도 지장없이 사용할 수 있고, 오히려 제조를 간편하게 할 수 있다는 점에서 거의 동일한 두께로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제3 유전체 (04c) 및 제4 유전체 (04d)의 두께는, 예를 들면 밀리파이면, 100 내지 700 μm인 것이 바람직하다.

동일한 이유로부터, 제3 유전체 (04c) 및 제4 유전체 (04d)는 동일한 재료인 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제1 슬릿 (013)은 제1 패치 패턴 (012a)와 제2 패치 패턴 (012b) 사이에 있으면 좋지만, 제1 슬릿 (013)과 제1 패치 패턴 (012a) 또는 제2 패치 패턴 (012b)와의 거리가 0.5 λg 이하이면, 고효율로 전자파를 전송할 수 있어 바람직하다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제1 패치 패턴 (012a), 제1 슬릿 (013) 및 제2 패치 패턴 (012b)는 제3 지도체 (03)측에서 수직으로 볼 때 거의 중첩되는 위치에 있다. 여기서 거의 중첩되는 위치란, 제1 패치 패턴 (012a), 제1 슬릿 (013) 및 제2 패치 패턴 (012b) 각각의 중심점이 반경 0.1 λg의 원 내에 수용되는 것을 의미한다.

본 발명의 제2 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제1 트리플레이트 선로는 제1 급전 기판 (06)의 하부에 제1 실드 스페이서 (010a), 및 제1 급전 기판 (06)의 상부에 제2 실드 스페이서 (010b)를 가지고, 제1 실드 스페이서 (010a)의 하부에 제1 지도체 (01)을 가지고, 제2 실드 스페이서 (010b)의 상부에 제2 지도체 (02)를 가지고 있다. 여기서, 상기 제1 급전 기판 (06) 상에는 상기 제1 급전 기판 (06)의 한쪽 단부로부터 연장되는 제1 급전 선로 (05)와, 그의 접속 종단부에 제1 패치 패턴 (012a)가 형성되어 있다. 상기 제1 실드 스페이서 (010a)와 상기 제2 실드 스페이서 (010b)에는, 상기 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부를, 제3 지도체 (03)에서 수직으로 볼 때, 상기 제1 급전 기판 (06)에 구비된 제1 급전 선로 (05) 및 제1 패치 패턴 (012a)에 거의 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다. 도려냄부에는 공기 등의 유전체 (04a, 04b)가 존재하고, 이에 의해서 상기 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)의 상하부에 금속층-유전체층-금속층-유전체층-금속층의 트리플레이트 선로가 형성된다. 여기서, 거의 대응하는 위치란, 제3 지도체 (03)에서 수직으로 보았을 때에, 도려냄부의 영역 내에 제1 급전 선로 (05) 및 제1 패치 패턴 (012a)가 수용되는 위치 관계에 있는 것을 의미한다. 이러한 구조를 취함으로써, 제1 급전 선로 (05) 및 제1 패치 패턴 (012a)의 주위가 금속벽으로 차폐되고, 전자파가 전반될 때에 누설에 의한 손실을 작게 할 수 있다.

제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부의 내주는, 보다 구체적으로는 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a) 각각의 외주로부터 0.1 λg 이상 떨어져 있는 것이 바람직하다. 0.1 λg 미만이면, 패치와 슬롯의 전자 결합 손실이 커진다.

또한, 제1 실드 스페이서 (010a) 및 제2 실드 스페이서 (010b)에 설치되는 도려냄부의 두께는, 엄밀하게 말하면, 제1 급전 기판의 두께 및 비유전율을 고려하여, 제1 급전 선로의 상하에 있는 제1 유전체와 제2 유전체에서 비유전율 및 두께가 다른 것을 이용하는 것이 바람직하지만, 제1 급전 기판으로서 100 μm 이하의 폴리이미드 필름 등의 매우 얇으며 비유전율이 작은 재료를 이용하면, 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b)의 두께가 거의 동일하여도 지장없이 사용할 수 있고, 오히려 제조를 간편하게 할 수 있다는 점에서 거의 동일한 두께로 하는 것이 바람직하다.

동일한 이유로부터, 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b)는 동일한 재료인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제1 패치 패턴 (012a)는 반드시 제1 급전 기판의 거의 중앙부에 있을 필요는 없지만, 다른 부품과 함께 최종적으로 조립되어지는 안테나의 중앙부에 있는 것이 바람직하다. 거의 중앙부에 있으면, 원하는 주파수 범위에서 메인 빔의 방향이 일정해질수록 양호한 빔 특성이 얻어진다고 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제2 트리플레이트 선로는, 제2 급전 기판 (09)의 하부 및 상부에 제2 급전 선로 (08) 및 제2 패치 패턴 (012b)를 포함하는 크기이며 제2 급전 선로 (08)의 선로 방향으로 양단까지 연장되는 유전체를 구성하는 제3 실드 스페이서 (011a) 및 제4 실드 스페이서 (011b)가 배치되고, 또한 이들의 외측에 제2 지도체 (02) 및 제3 지도체 (03)이 각각 배치됨으로써 형성된다. 이러한 구조로 하여도 제1 실시 형태의 트리플레이트 선로 구조와 동일한 정도의 저손실인 트리플레이트 선로 층간 접속기가 얻어진다.

여기서, 제2 급전 선로 (08)은 제2 급전 기판 (09)의 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부까지 연장되어 있고, 제2 급전 선로 (08) 상에는 제2 패치 패턴 (012b)가 형성되어 있다. 여기서, 제2 급전 선로 (08)이 제2 급전 기판 (09)의 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부까지 연장됨으로써, 제3 지도체 (03)보다 더 외측에 설치하는 금속층과의 층간 접속을 통한 전자파의 교환을 제2 급전 선로 (08)의 선로 상의 임의의 위치에서 행할 수 있다. 또한, 제2 패치 패턴 (012b)는 반드시 제2 급전 선로 (08)의 중앙부에 있을 필요는 없지만, 다른 부품과 함께 최종적으로 조립되어지는 안테나의 중앙부에 있는 것이 바람직하다. 거의 중앙부에 있으면, 원하는 주파수 범위에서 메인 빔의 방향이 일정해질수록 양호한 빔 특성이 얻어진다고 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 엄밀하게 말하면, 제2 급전 기판의 두께 및 비유전율을 고려하여, 제2 급전 선로의 상하에 있는 제3 유전체와 제4 유전체에서 비유전율 및 두께가 다른 것을 이용하는 것이 바람직하지만, 제2 급전 기판으로서 100 μm 이하의 폴리이미드 필름 등의 매우 얇으며 비유전율이 작은 재료를 이용하면, 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b)의 두께가 거의 동일하여도 지장없이 사용할 수 있고, 오히려 제조를 간편하게 할 수 있다는 점에서 거의 동일한 두께로 하는 것이 바람직하다.

동일한 이유로부터, 제3 유전체 (04c) 및 제4 유전체 (04d)는 동일한 재료인 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제1 슬릿 (013)은 제1 패치 패턴 (012a)와 제2 패치 패턴 (012b)의 대략 중간에 위치하는 것이 바람직하다. 대략 중간에 위치함으로써, 제1 패치 패턴 (012a)와 제2 패치 패턴 (012b) 사이에서 고효율로 전자파를 전송할 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제1 패치 패턴 (012a), 제1 슬릿 (013) 및 제2 패치 패턴 (012b)는 제3 지도체 (3)측에서 수직으로 볼 때 거의 중첩되는 위치에 있다. 여기서 거의 중첩되는 위치란, 제1 패치 패턴 (012a), 제1 슬릿 (013) 및 제2 패치 패턴 (012b) 각각의 중심점이 반경 0.1 λg의 원 내에 수용되는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서, 제1 패치 패턴 (012a)의 급전 선로 방향의 길이 (L1)이, 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 1/4 내지 1/2배이며, 제1 실드 스페이서 (010a) 및 제2 실드 스페이서 (010b)의 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부의 선로 방향에서의 치수 (L2)가, 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 0.6배이며, 제2 패치 패턴 (012b)의 급전 선로 방향의 길이 (L3)이, 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 0.35 내지 0.5배이며, 제1 슬릿 (013)의 급전 선로와 직교하는 방향의 길이 (LS4)가, 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 0.4 내지 0.6배인 것이 바람직하다. 이러한 구성을 가짐으로써, 사용하는 주파수의 실효 파장 76.5 GHz±1 GHz의 범위에서, 반사 특성(VSWR: 전압 정재파 비의 약어)이 우수하며, 누설이 적은 저손실 특성의 트리플레이트 선로 층간 접속기가 얻어진다. 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기는 평면 어레이 안테나에도 사용할 수 있다.

[실시예 1]

우선 도 2, 도 3 및 도 5를 이용하여, 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다. 제1 지도체 (01) 및 제3 지도체 (03)에는 두께 1 mm의 알루미늄판을 이용하고, 제1 유전체 (04a), 제2 유전체 (04b), 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b)에는 두께 0.3 mm의 공기층을 이용하고(높이 0.3 mm의 공동부가 됨), 제1 급전 기판 (06)에는 폴리이미드 필름에 동박을 접합시킨 연성 기판을 이용하고, 불필요한 동박을 에칭으로 제거하여 제1 급전 선로 (05)와 제1 패치 패턴 (012a)를 형성한 것을 이용하고, 제2 급전 기판 (09)에도 제1 급전 기판과 동일하게, 폴리이미드 필름에 동박을 접합시킨 연성 기판을 이용하고, 불필요한 동박을 에칭으로 제거하여 제2 급전 선로 (08)과 제2 패치 패턴 (012b)를 형성한 것을 이용하고, 제2 지도체 (02)에는, 두께 0.7 mm의 알루미늄판에 기계 프레스로 제1 슬릿 (013)을 펀칭 가공한 것을 이용하고, 제1 실드 스페이서 (010a), 제2 실드 스페이서 (010b), 제3 실드 스페이서 (011a) 및 제4 실드 스페이서 (011b)에는, 두께 0.3 mm의 알루미늄판을 기계 프레스로 펀칭 가공한 것을 이용하였다.

여기서, 제1 실드 스페이서 (010a) 및 제2 실드 스페이서 (010b)는, 제1 패치 패턴 (012a)의 제1 급전 선로 (05)가 접속된 한 방향을 제외한 주위 3 방면을 둘러싸도록 거리를 두어 금속벽을 형성하게 되고, 제3 실드 스페이서 (011a) 및 제4 실드 스페이서 (011b)는, 제2 패치 패턴 (012b)의 양단에 접속된 제2 급전 선로 (08)을 따라서 거리를 두어 금속벽을 형성하게 된다. 이 때, 제3 실드 스페이서 (011a) 및 제4 실드 스페이서 (011b)에 의해 형성된 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b)는, 각각 제2 급전 선로 (08)의 방향으로 양단까지 연장되는 유전체를 구성하고, 제2 패치 패턴 (012b)의 양단에 접속된 제2 급전 선로 (08) 상의 임의의 위치에서 층간 접속이 가능해진다.

이러한 구성에 의해, 평행 플레이트 성분이 발생하지 않고, 제1 패치 패턴 (012a)의 전자파가 전부 제2 패치 패턴 (012b)에 전송되고, 저손실 특성을 실현할 수 있음과 동시에, 제2 패치 패턴 (012b)의 양단에, 제2 급전 기판 (09)의 양단부까지 연장되는 제2 급전 선로 (08)을 형성함으로써 제2 급전 선로 (08) 상의 임의의 위치에 층간 접속을 가능하게 하는 구성을 실현할 수 있는 것이다.

제1 패치 패턴 (012a)에 있어서는, 도 3(b)에 나타내는 (L1)이, 사용하는 주파수 76.5 GHz의 실효 파장(λg=3.64 mm)의 약 0.38배가 되는 1.5 mm로 하고, 형상을 정방형으로 하였다. 또한, (L1)은 사용하는 주파수의 자유 공간 길이 λg의 약 1/4 내지 1/2배의 범위에서 본 발명이 나타내는 양호한 결과가 얻어졌다. 이 범위 내에 있으면, 제1 패치 패턴 (012a)로부터 전자파가 방사되기 쉬워지기 때문에 바람직하였다.

또한, 제1 실드 스페이서 (010a) 및 제2 실드 스페이서 (010b)의 도려냄부의 패치 주변부의 선로 방향에서의 치수 (L2)를, 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 0.6배로 하였다.

또한, 제2 패치 패턴 (012b)에 있어서는, 도 3(c)에 나타내는 (L3)이, 사용하는 주파수 76.5 GHz의 실효 파장(λg=3.64 mm)의 0.5배가 되는 1.975 mm로 하였다. 또한, (L3)은 사용하는 주파수의 자유 공간 길이 λg의 0.35 내지 0.5배의 범위에서 본 발명이 나타내는 양호한 결과가 얻어졌다.

또한, 도 3(d)에 나타내는 제1 슬릿 (013)의 치수 (LS4)는, 사용하는 주파수 76.5 GHz의 실효 파장(λg=3.64 mm)의 대략 0.5배가 되는 1.8 mm로 하였다. 또한, (LS4)는 사용하는 주파수의 자유 공간 길이 λg의 0.4 내지 0.6배의 범위에서 본 발명이 나타내는 양호한 결과가 얻어졌다.

제1 실드 스페이서 (010a), 제2 실드 스페이서 (010b)의 치수 (L2)는 동일한 치수로 하였다.

또한, 제1 급전 선로 (05)와 제1 패치 패턴 (012a)의 접속부에는, 사용하는 주파수 76.5 GHz의 실효 파장(λg=3.64 mm)의 약 0.25배 길이의 트랜스 선로 (0101)을 형성하였다. 이 때, 슬릿 (13)의 상부에 위치하는 제2 패치 패턴 (012b)의 임피던스와 제2 급전 선로 (08)의 임피던스는 정합하도록 배치되어 있다. 이러한 임피던스 정합이 실현되도록 제2 패치 패턴 (012b)의 치수를 결정함으로써, VSWR은 목적값(1.3 이하)을 얻을 수 있었다.

이상의 각 부재를 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 하층으로부터 제1 지도체 (01), 제1 실드 스페이서 (010a), 제1 급전 기판 (06), 제2 실드 스페이서 (010b), 제2 지도체 (02), 제3 실드 스페이서 (011a), 제2 급전 기판 (09), 제4 실드 스페이서 (011b), 제3 지도체 (03)의 순서로 적층하여 트리플레이트 선로 층간 접속기를 구성하고, 제1 급전 선로 (05) 및 제2 급전 선로 (08)의 한쪽에 계측기를 접속하여 전자파를 급전함과 동시에, 제1 급전 선로 (05)의 단부에서의 반사 특성(VSWR) 및 제1 급전 선로 (05)로부터 제2 급전 선로 (08)의 한쪽 단부에 전자파가 통과할 때의 통과 손실을 측정한 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이, 76.5 GHz를 중심으로 ±1 GHz의 범위에서 반사 특성(VSWR)은 1.5 이하이며, 통과 손실도 0.5 dB 이하라고 하는 양호한 특성이 얻어졌다.

또한, 실시예 1에 있어서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제5 유전체 (07a)를 갖는 제3 실드 스페이서 (011a)와 제6 유전체 (07b)를 갖는 제4 실드 스페이서 (011b)를 이용하였지만, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제3 실드 스페이서 (011a) 대신에 제3 유전체 (04c)를 이용하고, 제4 실드 스페이서 (011b) 대신에 제4 유전체 (04d)를 이용하는 것으로 할 수도 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제3 유전체 (04c) 및 제4 유전체 (04d)는, 제2 지도체 (02)나 제3 지도체 (03)과 대략 동일한 형상의 1매이지만 유전체층을 구성하는 것이다.

이러한 도 1에 나타내는 구성에 기초를 둔 트리플레이트 선로 층간 접속기에 있어서도, 평행 플레이트 성분이 발생하지 않고, 제1 패치 패턴 (012a)의 전자파가 전부 제2 패치 패턴 (012b)에 전송되고, 저손실 특성을 실현할 수 있음과 동시에, 제2 패치 패턴 (012b)의 양단에, 제2 급전 기판 (09)의 양단부까지 연장되는 제2 급전 선로 (08)을 형성함으로써, 제2 급전 선로 (08) 상의 임의의 위치에 층간 접속을 가능하게 하는 구성을 실현할 수 있다.

[실시예 2]

다음에, 도 4 및 도 5를 이용하여, 본 발명에 따른 트리플레이트 선로 층간 접속기의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제1 지도체 (01) 및 제3 지도체 (03)에는 두께 1 mm의 알루미늄판을 이용하고, 제1 유전체 (04a), 제2 유전체 (04b), 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b)에는 두께 0.3 mm의 공기를 이용하고(높이 0.3 mm의 공동부가 됨), 제1 급전 기판 (06)에는 폴리이미드 필름에 동박을 접합시킨 연성 기판을 이용하고, 불필요한 동박을 에칭으로 제거하여 제1 급전 선로 (05)와 제1 패치 패턴 (012a)를 형성한 것을 이용하고, 제2 급전 기판 (09)에도 제1 급전 기판과 동일하게, 폴리이미드 필름에 동박을 접합시킨 연성 기판을 이용하고, 불필요한 동박을 에칭으로 제거하여 제2 급전 선로 (08)과 제2 패치 패턴 (012b)를 형성한 것을 이용하고, 제2 지도체 (02)에는, 두께 0.7 mm의 알루미늄판에 기계 프레스로 제1 슬릿 (013)을 펀칭 가공한 것을 이용하고, 제1 실드 스페이서 (010a), 제2 실드 스페이서 (010b), 제3 실드 스페이서 (011a) 및 제4 실드 스페이서 (011b)에는, 두께 0.3 mm의 알루미늄판을 기계 프레스로 펀칭 가공한 것을 이용하였다.

여기서, 제1 실드 스페이서 (010a) 및 제2 실드 스페이서 (010b)는, 제1 패치 패턴 (012a)의 제1 급전 선로 (05)가 접속된 한 방향을 제외한 주위 3 방면을 둘러싸도록 거리를 두어 금속벽을 형성하게 되고, 제3 실드 스페이서 (011a) 및 제4 실드 스페이서 (011b)는, 제2 패치 패턴 (012b)의 양단에 접속된 제2 급전 선로 (08)을 따라서 거리를 두어 금속벽을 형성하게 된다. 이 때, 제3 실드 스페이서 (011a) 및 제4 실드 스페이서 (011b)에 의해서 형성된 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b)는, 각각 제2 급전 선로 (08)의 방향으로 양단까지 연장되는 유전체를 구성하고 있고, 제2 패치 패턴 (012b)의 양단에 접속된 제2 급전 선로 (08) 상의 임의의 위치에서 층간 접속이 가능해졌다.

이러한 구성에 의해, 평행 플레이트 성분이 발생하지 않고 제1 패치 패턴 (012a)의 전자파가 전부 제2 패치 패턴 (012b)에 전송되고, 저손실 특성을 실현할 수 있음과 동시에, 제2 패치 패턴 (012b)의 양단에, 제2 급전 기판 (09)의 양단부까지 연장되는 제2 급전 선로 (08)을 형성함으로써 제2 급전 선로 (08) 상의 임의의 위치에 층간 접속을 가능하게 하는 구성을 실현할 수 있는 것이었다.

제1 패치 패턴 (012a)에 있어서는, 도 4(b)에 나타내는 (L4)가, 사용하는 주파수 76.5 GHz의 실효 파장(λg=3.64 mm)의 약 0.38배가 되는 1.5 mm로 하고, 형상을 원형으로 하였다. 또한, (L4)는 사용하는 주파수의 자유 공간 길이 λg의 약 1/4 내지 1/2배의 범위에서 본 발명이 나타내는 양호한 결과가 얻어졌다.

또한, 제1 실드 스페이서 (010a), 제2 실드 스페이서 (010b)의 도려냄부의 패치 주변부의 형상을 원형으로 하고, 그의 직경 (L5)를 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 0.6배로 하였다.

또한, 제2 패치 패턴 (012b)에 있어서는, 도 4(c)에 나타내는 (L3)은, 사용하는 주파수 76.5 GHz의 실효 파장(λg=3.64 mm)의 0.5배가 되는 1.975 mm로 하였다.

또한, 제1 슬릿 (013)의 치수 (LS4)는, 사용하는 주파수 76.5 GHz의 실효 파장(λg=3.64 mm)의 약 0.5배가 되는 1.8 mm로 하였다.

제1 실드 스페이서 (010a), 제2 실드 스페이서 (010b)의 치수 (L2)는 동일한 치수로 하였다.

또한, 제1 급전 선로 (05)와 제1 패치 패턴 (012a)의 접속부에는, 사용하는 주파수 76.5 GHz의 실효 파장(λg=3.64 mm)의 약 0.25배 길이의 트랜스 선로 (0101)을 형성하였다. 이 때, 슬릿 (013)의 상부에 위치하는 제2 패치 패턴 (012b)의 임피던스와 제2 급전 선로 (08)의 임피던스는 정합하도록 배치되어 있다. 이러한 임피던스 정합이 실현되도록 제2 패치 패턴 (012b)의 치수를 결정함으로써, VSWR은 목적값(1.3 이하)을 얻을 수 있다.

이상의 각 부재를 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 하층으로부터 제1 지도체 (01), 제1 실드 스페이서 (010a), 제1 급전 기판 (06), 제2 실드 스페이서 (010b), 제2 지도체 (02), 제3 실드 스페이서 (011a), 제2 급전 기판 (09), 제4 실드 스페이서 (011b), 제3 지도체 (03)의 순서로 적층하여 트리플레이트 선로 층간 접속기를 구성하고, 제1 급전 선로 (05) 및 제2 급전 선로 (08)의 한쪽에 계측기를 접속시켜 전자파를 급전함과 동시에, 제1 급전 선로 (05)의 단부에서의 반사 특성(VSWR) 및 제1 급전 선로 (05)로부터 제2 급전 선로 (08)의 한쪽 단부면에 전자파가 통과할 때의 통과 손실을 측정한 결과, 실시예 1과 동일한 양호한 특성이 얻어졌다.

[본 발명에 따른 평면 어레이 안테나]

다음에, 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 바람직한 실시 형태에 대하여, 필요에 따라서 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 도면은 본 발명의 내용을 설명하기 위해서 이용되는 것이고, 각 부의 치수 비율을 정확하게 반영하는 것은 아니다.

(기본 구성)

도 9는 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 일 실시 형태에서의 구성을 나타낸다.

본 발명의 평면 어레이 안테나는 급전 선로 (104)를 갖는 안테나부 (001)과 전송 선로 (111)을 갖는 전송 선로부 (002)를 구비하는 다층 구조를 갖는다.

이와 같이 급전 선로 (104)와 전파 수발신부로의 도파관 개구 (124)를 연결하는 전송 선로 (111)을 안테나 기판 (130)과는 별도의 층에 설치함으로써, 도파관 개구를 급전 선로 바로 아래로부터 떨어진 임의의 위치에 배치하는 것이 가능해진다.

본 발명의 평면 어레이 안테나의 상기 안테나부 (001)은 안테나 기판 (130) 및 슬릿 (307)을 구비한 제1 지도체 (308)을 포함한다. 또한, 제1 유전체 (106)을 안테나 기판 (130)과 제1 지도체 (308) 사이에 설치하면, 평면 어레이 안테나를 구성하는 각 재료의 선택 및 치수 설계의 자유도가 확대되어 바람직하다. 제1 유전체 (106)의 두께나 안테나 기판 (130)의 유전체의 두께는 유전체의 비유전율, 급전 선로 (104)의 선폭 및 두께, 및 안테나부 (001)의 임피던스를 고려하여 결정된다. 제1 유전체 (106)을 이용하는 경우, 그의 두께는 안테나 기판 (130)의 유전체의 두께와의 합이 0.01 내지 0.5 mm의 범위가 된 두께로 하는 것이 바람직하다. 제1 유전체 (106)을 이용하지 않는 경우, 안테나 기판 (130)의 유전체의 두께는 0.01 내지 0.5 mm의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 평면 어레이 안테나에 이용되는 유전체에는, 공기에 대한 유전율이 작은 발포체나 공기(즉 공동부로 함)를 이용하는 것이 바람직하다. 발포체를 이용하는 경우에는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 발포체, 폴리스티렌계 발포체, 폴리우레탄계 발포체, 폴리실리콘계 발포체, 고무계 발포체 등을 들 수 있고, 폴리올레핀계 발포체의 공기에 대한 유전율이 보다 작기 때문에 바람직하다.

본 발명의 평면 어레이 안테나의 상기 안테나 기판 (130)은 복수의 방사 소자 (105)가 대략 1열로 배열된 방사 소자군과, 상기 방사 소자군의 각 방사 소자를 연결하는 급전 선로 (104)가 형성되어 이루어지는 안테나 영역을 구비한다. 즉, 복수의 방사 소자 (105)가 대략 1열로 배열되어 1개의 방사 소자군을 형성하고, 방사 소자군 내의 각 방사 소자를 급전 선로로 연결하여 안테나 영역을 형성한다. 여기서, 대략 1열이란, 안테나로서의 각종 특성을 손상시키지 않을 정도로 변이시켜 배열할 수도 있다고 하는 의미이며, 안테나로서의 각종 특성에 영향을 주지 않는 범위에서 지그재그형으로 배열하여도 상관없다.

상기 급전 선로와, 상기 슬릿 및 상기 패치 패턴이 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 거의 대응하는 위치에 구비된다.

여기서, 도 10을 이용하여 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 위치 관계에 대하여 설명한다.

본 발명의 평면 어레이 안테나를 두께 방향으로 보았을 때, 도 10에 나타내는 바와 같이 급전 선로 (104)와 슬릿 (307)이 일부 중첩되어 있다(도 10의 음영부). 이 중첩 부분에서의 급전 선로의 길이 방향의 최대 거리를 (d1)이라 한다. 또한, 급전 선로의 길이 방향에 평행인 두 직선으로 슬릿을 사이에 끼웠을 때의 상기 두 직선 사이의 거리를 (d2)라 한다. 여기서, (d1)은 중첩 부분에서의 슬릿 (307)의 급전 선로 (104)의 길이 방향의 거리를 나타낸다. 이 때, (d1)<(d2)가 되도록 슬릿 및 급전 선로의 형상 및 위치 관계가 조정된다. 도 10에서는 L자형 슬릿을 이용하여 설명하였지만, 직사각형 슬릿을 이용한 경우에는, (d1)은 단축 방향의 길이, (d2)는 장축 방향의 길이를 나타낸다. 고주파 신호는 상기 슬릿 (307)을 통해 급전 선로로 왕래할 수 있기 때문에, 안테나 기판을 소면적화할 수 있어 바람직하다.

또한, 본 발명의 평면 어레이 안테나에 이용되는 슬릿의 형상은 사각 형태(직사각형 슬릿), 다각 형태 또는 타원형이 바람직하다. 직사각형 슬릿으로 하는 경우에는, 평면 어레이 안테나의 두께 방향에 있어서 급전 선로 및 제1 패치 패턴에 대응하는 위치에 상기 슬릿이 설치되며, 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 본 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분에 있어서, 상기 급전 선로의 길이 방향에 대하여 수직인 방향에 장축을 갖는 직사각형 슬릿인 것이 바람직하다. 한편, 다각 형태로 하는 경우에는, 도 11(a) 내지 (c)에 나타내는 바와 같이, L자형(도 11(a)), コ자형(도 11(b)) 또는 H자형(도 11(c))이 직사각형 슬릿 외에도 양호한 효과가 얻어지는 형상으로서 확인된다. 그 이유로서는, 슬릿은 사용하는 주파수에서 공진하고, 고주파 신호를 방사하는 기능을 다하면 되기 때문이다. 이 때문에 직선상의 형상으로 구애될 필요는 없고, 공진 기능을 발현하는 형상이면 상기 형상의 경우와 동일한 효과가 얻어진다.

슬릿은 지도체가 되는 기판을 프레스 공법에 의한 펀칭으로 형성할 수도 있고, 에칭으로 형성할 수도 있다.

또한, 본 발명의 평면 어레이 안테나에 이용되는 슬릿 (307)의 길이 방향의 길이는, 사용하는 주파수 파장의 0.4 내지 0.6배가 바람직하고, 1/2 정도의 길이가 더욱 바람직하다. 왜냐하면, 상기 길이가 0.4 내지 0.6배, 특히 1/2 파장 정도의 경우에 슬릿이 공진되기 쉽고, 고주파 신호의 방사가 효율적이 되어 전송 손실이 적어지기 때문이다. 도 11에 나타내는 다각 형태 슬릿의 경우에는, 축선의 전체 길이(도면 중 일점 쇄선으로 나타내는 선)가, 사용하는 주파수 파장의 1/2 정도의 길이가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 급전 선로 및 상기 슬릿과 본 발명의 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 거의 대응하는 위치에 구비되는 상기 패치 패턴은, 상기 급전 선로의 길이 방향의 길이가 실효 파장 (λg)(=(사용하는 주파수에 대응한 파장 λ0)/√(유전체의 비유전율 εr))의 약 1/4 내지 1/2인 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 슬릿과 패치 패턴의 위치 정렬에 있어서 비교적 러프한 위치 정렬(±0.3 내지 0.4 mm)이어도 충분한 전송이 가능해진다. 제1 패치 패턴 및 후술하는 제2 패치 패턴의 실치수는, 정방형이면 1변이 바람직하게는 1.0 내지 2.0 mm 정도, 보다 바람직하게는 1.2 내지 1.4 mm 정도이고, 원형이면 직경이 바람직하게는 1.0 내지 2.0 mm 정도, 보다 바람직하게는 1.2 내지 1.4 mm 정도이다. 또한, 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나에서의 패치 패턴의 바람직한 형태로서는, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이 정방형의 패치 패턴으로 전송 선로의 말단이 머무는 구조로 하는 것이 바람직하지만, 패치 패턴이 원형일 수도 있고, 도 12(d)에 나타내는 바와 같은 달걀형의 패치 패턴일 수도 있다. 또한 도 12(b)이나 (c)에 나타내는 바와 같이, 패치 패턴의 전송 선로와의 접속부의 반대쪽에 전송 선로의 말단이 남는 구조일 수도 있다. 단, 이 경우에는 전송 선로의 말단으로부터 실효 파장 (λg)의 1/4 떨어진 부위가 패치 패턴 내에 수용되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 전송 선로부는 제1 실드 스페이서, 전송 선로 기판, 제2 실드 스페이서 및 제2 지도체를 이 순서로 구비하고, 상기 전송 선로 기판은 전송 선로와 상기 전송 선로의 적어도 한쪽 단부에 상기 전송 선로보다 폭이 넓은 패치 패턴을 구비하고, 상기 제1 실드 스페이서는 상기 패치 패턴을 둘러싸도록 도려냄부를 구비하고,

상기 제2 실드 스페이서는, 상기 제1 실드 스페이서와 대략 동일한 형상의 도려냄부가 상기 제1 실드 스페이서의 도려냄부에 대응하는 위치에 구비된다.

또한, 상기 패치 패턴을 둘러싸도록 구비하는 도려냄부는 상기 전송 선로도 둘러싸도록 구비하는 것이 바람직하고, 이 경우에 도려냄부는 상기 패치 패턴을 둘러싸는 부분과 상기 전송 선로를 둘러싸는 부분 사이에 잘록한 부분을 구비하면, 불필요 전반 모드의 억제의 관점에서 바람직하다. 보다 구체적으로는 전송 선로 (111) 및 제1 패치 패턴 (110) 각각의 단부로부터, 예를 들면 밀리파이면, 0.1 λg 내지 1 λg 떨어져 있는 것이 바람직하다. 0.1 λg 미만이면, 패치 패턴과 슬릿의 결합 손실이 커진다. 1 λg를 초과하면, 전자파가 확산되어 전송 손실이 커진다. 여기서, λg는 실효 파장이다.

상기 제2 실드 스페이서는 상기 제1 실드 스페이서와 대략 동일한 두께인 것이 바람직하다. 상기 제1 실드 스페이서의 두께는 상기 패치 패턴의 두께보다 큰 것이 바람직하다.

이 구조에 대하여 도 13을 이용하여 설명한다.

도 13은 도 9에 나타내는 본 발명의 평면 어레이 안테나의 일 실시 형태에 있어서, 평면 (ABCD)로 절단한 단면도이다.

도 13에 나타내는 평면 어레이 안테나 (1)은 슬릿 (307)을 갖는 제1 지도체 (308) 상에 제1 유전체 (106)을 구비하고, 급전 선로 (104)를 구비하는 안테나 기판 (130)을 추가로 구비한다. 제1 실드 스페이서 (120), 전송 선로 (111)을 갖는 전송 선로 기판 (131), 제2 실드 스페이서 (121) 및 제2 지도체 (123)을 이 순서로 구비하고, 제1 지도체 (308)에 제1 실드 스페이서 (120)이 대향하도록 위치되어 있다. 여기서, 상기 제1 실드 스페이서 (120)은 상기 패치 패턴 (110), 상기 전송 선로 (111) 및 제2 패치 패턴 (112)를 둘러싸도록 도려냄부를 구비하고, 상기 제1 및 제2 실드 스페이서 (120) 및 (121)의 두께는 상기 전송 선로 (111)의 두께보다 크고, 상기 제2 실드 스페이서 (121)은 상기 제1 실드 스페이서 (120)과 대략 동일한 두께이고, 상기 제1 실드 스페이서 (120)과 대략 동일한 형상의 도려냄부 (316)을 가지고 있다. 여기서, 상기 제2 실드 스페이서는, 상기 제1 실드 스페이서와 대략 동일한 형상의 도려냄부가 상기 제1 실드 스페이서의 도려냄부에 대응하는 위치에 구비된다. 이러한 도려냄부를 설치함으로써 불필요 전반 모드가 크게 감소된다.

도려냄부는, 제1 실드 스페이서 (120) 및 제2 실드 스페이서 (121)의 양쪽에 설치한 경우에는, 한쪽에만 설치한 경우와 비교하여 불필요 전반 모드의 감소 효과가 크다.

상기 급전 선로 (104), 상기 슬릿 (307), 및 상기 전송 선로 (111)에 설치된 제1 패치 패턴 (110)이 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 거의 대응하는 위치에 구비된다.

상기 슬릿 (307)과 상기 급전 선로 (104)의 위치 관계에 대하여, 상기 슬릿이 다각 형태인 경우에는, 도 11의 음영 영역에 중첩되도록 하는 위치 관계로 할 수 있다.

상기 구성을 취함으로써, 불필요 전반 모드의 발생을 낮게 억제하고, 효율적으로 급전 선로에 고주파 신호를 전송할 수 있다.

또한, 불필요 전반 모드의 발생을 억제하는 관점에서, 상기 슬릿은 평면 어레이 안테나의 두께 방향으로 보았을 때에 도려냄부 (316)의 내측에 있는 것이 바람직하다.

또한, 제2 패치 패턴 (112) 및 도파관 개구 (124)가 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 각각 대응하는 위치에 있는 것이 바람직하다.

급전 선로는, 선폭을 0.2 내지 0.5 mm 정도의 범위로 설치하는 것이 바람직하다.

안테나 기판은 절연성 필름을 기재로 하고, 그 위에 동박을 접합시킨 연성 기판의 불필요한 동박을 에칭 제거하여, 급전부, 방사 소자 및 급전 선로를 형성하여 얻어지지만, 유리 클로스에 수지를 함침시킨 얇은 프리프레그에 동박을 접합시킨 동장 적층판으로도 얻을 수 있다. 이들 경우, 동박의 표면 거칠기(Ra)가 2 μm 이하, 즉 프로파일 프리(profile-free)의 동박을 이용하는 것이 고속 신호의 저전송 손실이라는 관점에서 바람직하다.

또한, 동장 적층판에 이용되는 수지로서는, 저유전율, 저 유전 손실이라는 관점에서 시아네이트 수지 조성물, 시아네이트 수지-폴리페닐렌에테르 수지 조성물 등을 이용하는 것이 바람직하다.

방사 소자의 크기에 대해서는, 방사 소자와 급전 선로의 접속부로부터 급전 선로의 연장선 상에 있는 방사 소자 단부까지의 길이, 이른바 여진 방향의 길이를 실효 파장 (λg)의 약 1/2에 맞추는 것이 바람직하고, 정방형, 직사각형, 원형, 타원형 등의 형상을 사용할 수 있다. 정방형의 방사 소자를 이용하여 보다 구체적으로 설명하면, 방사 소자의 변 중앙에 직각으로 급전 선로를 접속시킨 경우에는, 변의 길이를 λg의 1/2에 맞추는 것이 바람직하고(도 14(a) 참조), 방사 소자의 각부에 45° 각도로 급전 선로와 접속시킨 경우에는, 방사 소자의 대각선 길이를 λg의 1/2에 맞추는 것이 바람직하다(도 14(b) 참조). 구체적으로 방사 소자의 실치수는, 정방형의 방사 소자의 경우, 1변이 0.8 내지 2.0 mm 정도인 것이 바람직하고, 1.0 내지 1.4 mm 정도인 것이 보다 바람직하다.

또한, 급전 선로의 길이 방향에 인접하는 방사 소자 사이의 간격은, 사용하는 주파수에 의존하지만, 통상적으로 1.0 λ0(자유 공간 파장; 공기 중에 전해지는 전자파의 파장) 이하가 바람직하다. 예를 들면, 사용하는 주파수가 79 GHz인 경우에는, 3.8 mm 이하가 바람직하다.

제1 지도체 (308)의 두께는 0.05 내지 1 mm 정도의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 본 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분에 있어서, 상기 급전 선로의 길이 방향의 한쪽 외연과 상기 슬릿의 한쪽 외연과의 교점 (e)와 급전 선로의 상기 한쪽 외연과 상기 슬릿의 다른 한쪽 외연과의 교점 (f)를 연결하는 직선의 중점을 (a1)이라 하고, 상기 급전 선로의 길이 방향의 다른 한쪽 외연과 상기 슬릿의 한쪽 외연과의 교점 (h)와 급전 선로의 상기 다른 한쪽 외연과 상기 슬릿의 다른 한쪽 외연과의 교점 (g)를 연결하는 직선의 중점을 (a2)라 하였을 때에, (a1)과 (a2)를 연결하는 직선과 급전 선로의 길이 방향이, 대략 직교하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이것을 도 15를 참조하면서 설명한다. 도 15에 있어서, 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 볼 때 슬릿 (307)과 급전 선로 (104)가 직사각형 (efgh)의 부분에서 중첩되어 있다. 급전 선로의 길이 방향의 외연 (ef)와 슬릿의 외연과의 교점, 즉 점 (e) 및 점 (f)를 연결하는 직선 (ef)의 중점을 (a1)이라 하고, 급전 선로의 길이 방향의 다른 한쪽 외연 (gh)와 슬릿의 외연과의 교점, 즉 점 (g) 및 점 (h)를 연결하는 직선 (gh)의 중점을 (a2)라 하였을 때, (a1)과 (a2)를 연결하는 직선과 급전 선로의 길이 방향이 대략 직교하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 고효율로 고주파 신호를 급전 선로에 전송할 수 있다.

또한, 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분이, 그 부분으로부터 급전 선로로 연결되는 한쪽 방사 소자의 수와 다른쪽 방사 소자의 수가 동일한 수가 되는 위치에 있는 것이 바람직하다. 이러한 위치 관계에 의해, 사용하는 주파수 범위 내에서 빔 방향의 변동을 보다 작게 할 수 있다. 예를 들면, 그와 같은 위치 관계가, 도 16에서의 평면 어레이 안테나에서는, 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분이 상기 급전 선로의 대략 중앙부에 있는 것에 의해 달성되었다. 사용 주파수에 대응한 파장을 λ라 하면, 대략 중앙부는 급전 선로의 길이 방향의 중심점으로부터 ±λ/8(실치수로서 약 1 mm) 정도 변이될 수도 있다. 또한, 상기 급전 선로 (104)와 상기 슬릿의 중첩 부분에 상기 급전 선로보다 폭이 넓은 급전부가 구비되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 사용하는 주파수의 범위는 77 GHz 내지 81 GHz인 것이 바람직한 것으로서 들 수 있다.

도 16에, 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 급전부를 급전 선로의 대략 중앙부에 설치한 실시 형태의 구성의 사시도를 나타낸다. 또한, 도 17은 도 16에 나타낸 평면 어레이 안테나를 평면 (ABCD)로 절단한 단면도이다. 도 16 및 도 17을 참조하면서 이하에 설명한다.

도 16은 도 9과 거의 동일하지만, 급전부를 급전 선로 상에 설치하고, 그 급전부의 위치를 급전 선로 상의 대략 중앙부로 하며, 그 급전부를 급전 선로보다 폭을 넓게 한 점이 도 9와 다른 특징이다. 도 17은 그와 같은 도 16에 대응되어 있다. 또한, 급전부의 급전 선로 방향의 길이는, 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 1/2인 것이 바람직하다.

급전부, 급전 선로 및 방사 소자는 두께 10 내지 40 μm의 동박 등의 구리층으로부터 에칭 등에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

급전부는 그의 형상이 직사각형인 경우, 장축의 길이를 실효 파장 (λg)의 약 0.35 내지 0.5배로 하는 것이 바람직하고, 약 1/2로 하는 것이 더욱 바람직하다. 구체적으로는 0.5 mm 내지 2.5 mm 정도의 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 또한 0.9 내지 2.0 mm 정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 급전부의 단축의 길이에 대해서는, 실효 파장 (λg)의 약 1/8로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 평면 어레이 안테나에 있어서는, 급전부 (103)을 경계로 하여 한쪽에 있는 방사 소자 (105)군의 위상과 다른쪽에 있는 방사 소자 (105)군의 위상이 λ/2 변이되어 있기 때문에, 한쪽에 있는 방사 소자 (105)군 또는 이들에 접속되는 급전 선로에 대하여 다른쪽에 있는 방사 소자 (105)군과 위상을 맞추기 위한 고안이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 위상차를 맞추는 방법으로서는, 예를 들면 급전부로부터 방사 소자까지의 급전 선로의 길이를 사용 주파수에 대응하는 파장 λ의 1/2에 상당하는 길이만큼 다른쪽 방사 소자까지의 길이보다 길게 하는 등의 방법이 있다.

이 방법에 대하여, 도 18 및 도 19를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 18은 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나의 일 실시 형태에서의 평면도이고, 급전 선로 상의 상기 슬릿의 중첩 부분의 중심선 (1041)을 개재하여 대칭 위치에 있는 방사 소자 (Pn)(의 열)과 (Qn)(의 열)(도 18에서는, n은 1 내지 8의 정수)이 배열되어 있다. 또한, 도 19는 도 18의 급전 선로에서의 방사 소자 (P1) 및 (Q1) 부분의 평면 확대도이다. 여기서, 중첩 부분으로부터 방사 소자 (Pn)까지의 급전 선로의 길이 (b1)이라 하고, 중첩 부분으로부터 반대쪽의 방사 소자 (Qn)까지의 급전 선로의 길이를 (b2)라 하면, (b2)는 (b1)에 비해, 중첩 부분의 중심선 (1041)로부터의 급전 선로의 길이가 길다. (Pn)측과 (Qn)측 중 어느 쪽을 길게 하는가에 대해서는, 여러 가지 결정 방법이 있지만, (b1)과 (b2) 중 어느 쪽이든 한쪽 길이가 다른쪽보다 (사용 주파수에 상당하는 파장 λ의 1/2에 상당하는 길이)만큼 긴 것이 바람직하고, 예를 들면 도 19에서는 (b1)+(사용 주파수에 상당하는 파장 λ의 1/2에 상당하는 길이)=(b2)가 되도록 급전 선로의 길이를 설계한다.

본 발명에서 이용되는 지도체는 어떠한 금속판이라도 사용할 수 있지만, 특히 알루미늄판을 이용하면, 경량이며 가공이 용이하고, 저가에 제조할 수 있어 바람직하다.

또한, 본 발명의 평면 어레이 안테나에 이용되는 전송 선로 기판은 폴리이미드 등의 필름을 기재로 하고, 그 위에 동박 등의 금속층을 적층한 연성 기판의 불필요한 금속층을 에칭 제거하여, 제1 패치 패턴, 전송 선로 및 제2 패치 패턴을 형성하여 구성할 수 있지만, 금속층의 에칭을 제1 패치 패턴, 전송 선로 및 제2 패치 패턴 주위의 금속층에만 한정할 수도 있다. 상기 에칭 부분의 외주 형상을 전송 선로 기판의 상하에 설치되는 실드 스페이서의 도려냄부의 형상에 맞추면 전반 손실 억제의 관점에서 바람직하다. 유리 클로스에 수지를 함침시킨 얇은 프리프레그에 동박을 접합시킨 동장 적층판으로도 구성할 수 있다. 동박에 대해서는, 표면 거칠기(Ra)가 2 μm 이하, 즉 프로파일 프리의 동박을 이용하는 것이 고속 신호의 저 전송 손실이라는 관점에서 바람직하다. 또한, 동장 적층판에 이용되는 수지로서는, 저유전율, 저 유전 손실이라는 관점에서 시아네이트 수지 조성물, 시아네이트 수지-폴리페닐렌에테르 수지 조성물 등을 이용하는 것이 바람직하다.

전송 선로 기판 (131)에 있어서의 폴리이미드 필름 등의 기재의 두께는, 50 내지 150 μm 정도인 것이 바람직하다.

전송 선로의 선폭은 0.1 내지 0.4 mm 정도인 것이 바람직하다.

제1 패치 패턴, 전송 선로 및 제2 패치 패턴 각각의 외주와 실드 스페이서에 설치된 도려냄부의 내주와의 간격은, 0.3 내지 1.5 mm 정도인 것이 바람직하다.

또한, 제1 패치 패턴, 전송 선로 및 제2 패치 패턴의 두께는 10 내지 40 μm 정도인 것이 바람직하다.

제1 실드 스페이서 (120) 및 제2 실드 스페이서 (121)의 두께는, 0.2 내지 0.5 mm 정도인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 평면 어레이 안테나에 있어서, 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 볼 때 상기 제2 지도체 (123)의 상기 제2 패치 패턴에 거의 대응하는 위치에 도파관 개구 (124)를 구비하면 더욱 바람직하다.

또한, 급전부 (103)을 구비하는 경우, 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 볼 때 안테나 기판 (130)의 급전부 (103) 및 제1 지도체의 슬릿 및 전송 선로 기판 (131)의 제1 패치 패턴 (110)이 거의 중첩되는 위치에 있고, 불필요 전반 모드의 발생을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 급전부 (103)의 중심점으로부터 내린 수선이 전송 선로 기판 (131)과 교차하는 점에서, 사용 주파수에 대응하는 파장 λ의 ±1/8(실치수로 하여 1 mm 정도)의 범위에 슬릿의 중심 또는 제1 패치 패턴 (110)의 중심이 들어가도록 배치할 수 있고, 이와 같이 함으로써 본 발명에 따른 안테나로서의 특성을 손상시키지 않고 비교적 러프한 위치 정렬로 제조할 수 있고, 생산성이 우수한 것으로 할 수 있다.

여기서 제1 패치 패턴 (110)과 급전부 (103)의 전자적인 결합 원리에 대하여 설명한다. 제1 패치 패턴을 공진시키면 공진기로서 작동하고, 고주파 신호가 축적된다. 또한, 제1 패치 패턴으로부터 슬릿 (307)에 고주파 신호가 방사된다. 또한, 슬릿 (307)도 또한 공진기로서 작동하고, 고주파 신호가 축적된다. 슬릿 (307)에 축적된 고주파 신호는 급전부 (103)에 방사되어, 제1 패치 패턴으로부터 급전부 (103)에 고주파 신호의 전달이 가능해진다.

제2 지도체의 두께는 0.05 내지 1 mm 정도인 것이 바람직하다.

도파관 개구 (124)에 대해서는, 일반적으로 사용 주파수 대역마다 EIA 규격에서 정해진 크기를 이용한다. 예를 들면, 75 내지 110 GHz에서는 2.54 mm×1.27 mm이다. 도 16에 나타낸 실시 양태에서는, 안테나부의 구성을 마이크로스트립 구조로 하였지만, 예를 들면 도 20에 나타내는 바와 같이, 안테나 기판 (330) 상에 방사 소자 (305)에 거의 대응하는 위치에 유전체 (318) 및 슬롯 개구 (315)를 갖는 제3 지도체 (314)를 설치하여 트리플레이트 구조로 하면, 더욱 이득이 높은 평면 안테나를 얻을 수 있다. 이 경우, 유전체 (318)의 두께는 0.2 내지 0.5 mm 정도인 것이 바람직하고, 제3 지도체 (314)의 두께는 0.05 내지 1 mm 정도인 것이 바람직하다.

본 발명에서 이용되는 슬롯 개구 (315)를 갖는 제3 지도체 (314)는, 금속판 또는 플라스틱에 도금한 판을 사용할 수 있지만, 특히 알루미늄판을 이용하면, 경량으로 가공이 용이하며 저가에 제조할 수 있어 바람직하다. 또한, 필름을 기재로 하고, 그 위에 동박 등의 금속층을 적층한 연성 기판의 불필요한 금속층을 에칭 제거하여, 유전체 상에 슬롯 개구를 설치한 구성으로 할 수 있고, 또한 유리 클로스에 수지를 함침시킨 얇은 프리프레그에 동박을 접합시킨 동장 적층판이라도 동일한 구성을 얻을 수 있다. 또한, 슬롯의 기본 형상은 사각형, 삼각형, 다각형, 원형, 타원형 등 어떤 형상으로 하여도 상관없지만, 방사 소자의 형상에 맞추는 것이 바람직하다.

또한, 도 21에 나타내는 바와 같이, 안테나 영역을 복수열 설치할 수도 있다. 이 경우에는, 안테나 영역의 수에 대응하여 제1 패치 패턴, 전송 선로 및 제2 패치 패턴을 포함하는 전송 선로 영역 및 도파관 개구를 설치한다. 안테나 영역을 복수 설치하면, 본 발명의 평면 어레이 안테나를 레이다 용도에 이용하였을 때에 레이다의 검지 정밀도가 향상된다.

또한, 안테나 영역을 복수열 설치한 경우, 안테나 기판 각각의 안테나 영역 사이에 금속띠 (108)(예를 들면, 도 22a 참조)이 설치되면, 후술하는 도려냄부를 구비하는 것에 의한 아이솔레이션 향상 효과가 보다 커지므로 바람직하다.

또한, 도 22에 나타내는 바와 같이, 안테나 영역을 복수조 설치한 경우, 안테나 기판 (530)의 상하에, 각 안테나 영역에 거의 대응하는 위치에 도려냄부 (516)을 구비한 제3 및 제4 실드 스페이서 (517) 및 (519)를 배치하면, 아이솔레이션이 더욱 향상되어 바람직하다. 또한, 도려냄부 (516)은 방사 소자 (505)로 이루어지는 군의 열보다 훨씬 큰 크기로 할 수도 있다.

여기서, 실드 스페이서 (519)의 도려냄부 (516)은 도 9이나 도 16에서의 유전체층 (106)과 동일한 기능을 가지고 있다. 도려냄부의 형태에 대응한 형태의 우레탄폼 시트(두께는 실드 스페이서 (519)의 두께와 거의 동등)를 도려냄부 (516)에 장전시킴으로써 안테나 기판 (530)을 보다 안정적으로 유지할 수 있다. 실드 스페이서 (517)의 도려냄부 (516)에도 동일하게 우레탄폼 시트를 장전시킬 수도 있다.

또한, 도 22에 있어서 전송 선로 기판 (531) 상의 제1 패치 패턴 (510), 전송 선로 (511) 및 제2 패치 패턴 (512)가 연결되어 있는 것이 4개 표시되고, 그의 주위에는 도전층은 없지만, 예를 들면 전송 선로 (531)을 동박 등의 금속층 및 유전체를 구비한 기판으로부터 포토리소그래프 등의 통상법으로 제조하는 경우에는, 금속층의 에칭을, 제1 패치 패턴 (510), 전송 선로 (511) 및 제2 패치 패턴 (512) 주위의 금속층에만 한정할 수도 있다. 상기 에칭 부분의 외주 형상을 전송 선로 기판의 상하에 설치되는 실드 스페이서의 도려냄부의 형상에 맞추는 것이, 전반 손실 억제의 관점에서 바람직하다(도 22b에 이러한 전송 선로 기판 (531')를 도시함).

이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 평면 어레이 안테나는, 전체 크기(평면적으로 볼 때)는, 예를 들면 4열의 방사 소자군을 갖는 경우, 폭이 3 cm 정도, 길이가 7 cm 정도이며, 두께가 0.8 내지 6 mm 정도인 소형이며 경량, 박형의 구조로 할 수 있다.

이하의 실시예에 있어서는, 사용 가능한 주파수의 범위를 75 내지 83 GHz로 한 설계를 예로서 나타내었다.

[실시예 3]

도 16에, 본 발명에 따른 평면 안테나의 일 실시 형태를 나타낸다. 도 16에 있어서, 안테나부에 포함되는 안테나 기판으로서, 두께 25 μm의 폴리이미드 필름에 두께 18 μm의 동박을 접합시킨 필름 기판을 이용하고, 에칭에 의해 불필요한 동박을 제거하여 1.25 mm×1.25 mm의 방사 소자(16개 1열 배열, 방사 소자 사이의 간격 3.6 mm) 및 상기 방사 소자군의 각 방사 소자 (105)와 상기 급전부를 연결하는 급전 선로 (선폭 0.3 mm), 방사 소자군의 중앙 부근(중앙부)의 급전부 (103)(직사각형, 장축 1.8 mm, 단축 0.4 mm)을 형성하였다. 상기 급전부 (103)은 그의 장축이 상기 급전 선로 (104)의 길이 방향과 평행해지도록 형성하였다.

동일하게, 전송 선로 기판으로서, 두께 25 μm의 폴리이미드 필름에 두께 18 μm의 동박을 접합시킨 필름 기판을 이용하고, 에칭에 의해 불필요한 동박을 제거하여 제1 패치 패턴 (110)(크기 1.3 mm×1.3 mm), 전송 선로 (111)(선폭 0.3 mm) 및 제2 패치 패턴 (112)(크기 1.3 mm×1.3 mm)를 형성하였다.

또한, 제1 지도체 (308)로서 두께 0.3 mm의 알루미늄판에 프레스 공법에 의한 펀칭으로 슬릿 (307)(크기 1.8 mm×0.4 mm)을 형성한 것을 이용하였다. 제1 지도체 (308)과 안테나 기판 사이에 안테나 영역을 둘러싸는 공동부를 설치한 두께 0.3 mm의 알루미늄판을 개재하고, 공동부에는, 제1 유전체 (106)으로서 공기를 이용하는 것으로 하였다. 제1 유전체 (106)의 형성에 대해서는, 예를 들면 안테나의 특성에 영향을 주지 않을 정도로 제1 지도체 (308)과 안테나 기판 (130) 사이에 스페이서를 설치함으로써도 실현할 수 있다.

동일하게 하여, 전송 선로 영역보다 큰 도려냄부 (316)(제1 패치 패턴 및 제2 패치 패턴 상의 도려냄부의 크기 2.4 mm×2.4 mm, 전송 선로 상의 도려냄부의 폭 1 mm)을 갖는 제1 실드 스페이서 (120)(두께 0.3 mm) 및 제2 실드 스페이서 (121)(두께 0.3 mm)을 준비하였다.

동일하게 하여, 두께 0.3 mm의 알루미늄판에 프레스 공법에 의한 펀칭에 의해서, 제2 패치 패턴 (112)와 중첩되는 위치에 도파관 개구를 갖는 제2 지도체 (123)(두께 0.3 mm)을 준비하였다.

안테나 기판 (두께 25 μm), 제1 유전체 (106)(두께 0.3 mm), 제1 지도체 (308)(두께 0.3 mm), 제1 실드 스페이서 (120)(두께 0.3 mm), 전송 선로 기판 (131)(두께 25 μm), 제2 실드 스페이서 (121)(두께 0.3 mm) 및 제2 지도체 (123)(두께 0.3 mm)을 이 순서로 중첩하여 리벳 등으로 고정시켜, 평면 어레이 안테나(크기 114 mm×30 mm, 전체 두께 약 1.55 mm)를 구성하였다.

전송 선로 영역은 전송 선로 기판 (131)의 상하에 설치된 제1 실드 스페이서 (120) 및 제2 실드 스페이서 (121)의 도려냄부 (316) 영역 내에 수용되고, 2개의 도려냄부 사이에 협지된다. 급전부 (103)의 양측에는, 급전 선로 (104) 및 방사 소자 (105)가 8개씩 형성되어 있다. 방사 소자 (105)는 통상적으로 급전부 (103)의 양측에 동일한 수씩 구비된다. 즉, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서는, 급전부 (103)은 방사 소자 (105) 배열의 대략 중앙부에 설치된다.

이상의 각 부재를 도 16에 나타내는 바와 같이 순차 중첩함으로써 평면 어레이 안테나를 구성하였다. 이 평면 어레이 안테나의 특성을 계측하도록, 77 GHz 내지 81 GHz까지의 수직면 지향성을 2 GHz 간격으로 77 GHz, 79 GHz, 81 GHz의 3 포인트를 측정한 결과, 도 23에 나타내는 특성이 얻어졌다. 도 23에 있어서, 평면 어레이 안테나의 안테나 기판면에 수직인 방향을 0°로 하고, 이 방향으로부터의 변이량(θ)을 횡축으로 하였다. 또한, 종축은 상대 이득을 나타낸다. 상대 이득은 가장 이득이 큰 계측점을 0으로 하고, 그 계측점에 대한 상대적 수치로 표시된다. 따라서, 0°에서 상대 이득 0 dB인 것이 바람직하고, 또한 각도의 편차량에 대하여, 상대 이득의 저하가 큰 것이 수직면 지향성이 강한 것을 나타내고, 바람직하다. 결과에 대해서는 후술한다.

또한, 이 평면 어레이 안테나의 급전부와 제1 패치 패턴 사이의 전송 손실에 대하여 고주파 3차원 전자계 시뮬레이터 HFSS(안소프트사 제조, 상품명)를 이용하여 해석한 결과를 도 24에 나타내었다. 또한, 도려냄부의 유전체의 비유전율 εr=1.03으로 하여 해석하였다. 모델의 치수에 대해서는, 실시예 3에 기재한 치수를 이용하였다. 해석한 75 내지 83 GHz의 주파수 대역에 있어서, 전송 손실은 -1 dB 이하로 매우 작았다.

[실시예 4]

다음에, 본 발명에 따른 평면 안테나에 기초를 둔 다른 실시 형태에 대하여, 도 20을 이용하여 설명한다.

안테나 기판 (330) 상에 제1 유전체 (318)을 설치하고, 또한 그 위에 안테나 기판 (330) 상의 안테나부의 각 방사 소자 (305)군 바로 윗쪽에, 각각의 방사 소자 (305)보다 큰 슬롯 개구(2.3 mm×2.3 mm) (315)군을 구비한 제3 지도체 (슬롯판) (314)(두께 0.3 mm)를 설치한 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 구성으로 하고, 도 20에 나타내는 구조로 하였다.

이상과 같이, 도 20에 나타내는 바와 같이, 아래로부터 제2 지도체 (323), 제2 실드 스페이서 (321), 전송 선로 기판 (331), 제1 실드 스페이서 (320), 제1 지도체 (308), 제1 유전체 (306), 안테나 기판 (330), 제2 유전체 (318), 제3 지도체 (314)의 순서로 적층함으로써 평면 어레이 안테나를 구성한 것이다. 도 20에 나타낸 평면 어레이 안테나의 특성을 계측하기 위해서, 77 GHz 내지 81 GHz까지의 수직면 지향성을 2 GHz 간격으로 77 GHz, 79 GHz, 81 GHz의 3 포인트에 대하여 측정한 결과, 빔 방향의 주파수 시프트가 개선되고, (실시예 3)과 비교하여 수직면 지향성에 대해서는 동등한 특성이 얻어지고, 이득에 대해서는 약 2 dB 높은 결과가 얻어졌다. 또한, 이 평면 어레이 안테나의 급전부와 제1 패치 패턴 사이의 전송 손실에 대하여, 고주파 3차원 전자계 시뮬레이터 HFSS(안소프트사 제조, 상품명)를 이용하여 해석한 결과를 도 25에 나타내었다. 76 내지 82 GHz의 주파수 대역에 있어서, 전송 손실은 -1 dB 이하로 매우 작고, 특히 78 내지 80 GHz에 있어서는, -0.5 dB 이하로 현저하게 작았다.

[실시예 5]

다음에, 본 발명에 따른 평면 안테나에 기초를 둔 다른 실시 형태에 대하여, 도 21을 이용하여 설명한다. 도파관 개구 (424), 제1 패치 패턴 (410), 전송 선로 (411), 제2 패치 패턴 (412), 도려냄부, 슬릿 (407), 안테나 영역 및 방사 소자 (405)의 군보다 큰 슬롯 개구 (415)의 조를 복수 설치하였다. 이 때, 전송 선로 및 도려냄부를 약간 구부려 설치한 것 이외에는, 실시예 4와 동일한 구성으로 하여, 도 21에 나타내는 구조로 하였다.

도 21에 나타낸 평면 어레이 안테나의 특성을 계측하기 위해서, 77 GHz 내지 81 GHz까지의 수직면 지향성을 2 GHz 간격으로 77 GHz, 79 GHz, 81 GHz의 3 포인트에 대하여 측정한 결과, 복수의 채널을 형성한 경우에도 빔 방향의 주파수 시프트가 개선되고, (실시예 4)와 동등한 양호한 특성이 얻어졌다. 또한, 인접하는 안테나 사이의 아이솔레이션에 대해서는, 약 15 dB였다. 이와 같이, 본 실시예에 따르면, 4열의 평면 어레이 안테나를 제조한 경우에도, 빔 방향의 주파수 시프트가 없는 양호한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 방사 소자군을 복수 배열한 경우, 종래의 구조에 비해 안테나 기판의 소면적화에도 유효하다.

[실시예 6]

다음에, 본 발명에 따른 평면 안테나에 기초를 둔 다른 실시 형태에 대하여, 도 22를 이용하여 설명한다. 안테나 기판 (530)의 상하에는, 각 안테나 영역보다 큰 도려냄부 (516)(75 mm×3.9 mm)을 각 안테나 영역에 대응하여 제3 실드 스페이서 (517) 및 제4 실드 스페이서 (519)를 설치한 것 이외에는 실시예 5와 동일한 구성으로 하여, 도 22에 나타내는 구조로 하였다.

도 22에 나타낸 평면 어레이 안테나의 특성을 계측하기 위해서, 77 GHz 내지 81 GHz까지의 수직면 지향성을 2 GHz 간격으로 77 GHz, 79 GHz, 81 GHz의 3 포인트에 대하여 측정한 결과, 복수의 채널을 형성한 경우에도 빔 방향의 주파수 시프트가 개선되고, (실시예 5)와 동등한 지향성 및 이득이 얻어졌다. 또한, 인접하는 안테나 사이의 아이솔레이션은 약 30 dB로 (실시예 5)에 비해 보다 우수하였다. 이와 같이, 본 실시예에 따르면, 4열의 평면 어레이 안테나를 제조한 경우에도, 빔 방향의 주파수 시프트가 없는 양호한 특성을 얻을 수 있으며, 제1 실드 스페이서 (517)과 제2 실드 스페이서 (519)에 의해 인접하는 안테나로부터의 고주파 신호의 간섭(아이솔레이션)이 적어지고, 높은 아이솔레이션성을 갖는 평면 어레이 안테나를 형성할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 방사 소자군을 복수 배열한 경우, 종래의 구조에 비해 안테나 기판의 소면적화에도 유효하다.

또한, 중앙 부근(중앙부)의 급전부 (503)의 형상은, (실시예 4)에서 사각 형태로 하였지만, 타원형이어도 (실시예 3)과 동일하게 양호한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 배선 스페이스의 관계에서, 사각 형태 또는 타원형이 설치되지 않은 경우에는, 슬릿으로부터 오는 고주파 신호의 임피던스와 급전 선로 (104)의 임피던스를 고려한 후에 슬릿 상을 통과하는 급전 선로의 폭만으로 할 수도 있다.

또한, 제2 패치 패턴 (512)의 형상은 (실시예 4)에서는 사각 형태로 하였지만, 방사 소자와 동일하게 삼각형 또는 원형이어도, (실시예 3)과 동일하게 양호한 특성을 얻을 수 있다.

또한, 슬릿 (507)의 형상은 (실시예 4)에서는 사각 형태로 하였지만, 도 11에 나타낸 바와 같은 L자형, コ자형, H자형과 같은 형상이어도, (실시예 3)과 동일하게 양호한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 급전부의 중심과 도 11에 기재된 각 슬릿의 중심을 일치시킴으로써 더욱 바람직한 특성을 얻을 수 있다.

[비교예 1]

실시예 3에 있어서의 안테나 영역을 도 28에 나타내는 구성의 안테나 영역로 대체하고, 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 볼 때 급전부 (903), 슬릿 (307) 및 제1 패치 패턴 (110)이 거의 중첩되는 위치가 되도록 한 것 이외에는 실시예 3과 동일한 구성으로 하였다.

이 평면 어레이 안테나의 특성을 계측하도록, 77 GHz 내지 81 GHz까지의 수직면 지향성을 2 GHz 간격으로 77 GHz, 79 GHz, 81 GHz의 3 포인트를 측정한 결과, 도 29에 나타내는 특성이 얻어졌다.

여기서, 도 28에 나타낸 급전 선로의 선로폭은, 제조 조건 등에 따라서 일정폭을 가지지 않고, 또한 완전한 직선 형상이 되도록 부설되어 있지 않지만, 이러한 경우에도 급전 선로의 길이 방향을 상정하는 것은 가능하다. 예를 들면, 급전 선로의 평균폭 dm을 가지고, 급전 선로의 중심선으로부터 좌우에 각각 dm/2씩 떨어진 2개의 가상 평행선(도시되지 않음)을 상정하면, 급전 선로를 도 15에서의 일정 폭을 갖는 급전 선로 (104)와 동일하게 취급할 수 있고, 도 15에서의 (a1)과 (a2)를 연결하는 직선과 급전 선로의 길이 방향이 대략 직교하도록 슬릿 및 급전 선로의 형상과 위치 관계를 조정할 수 있다.

비교예 1의 결과는, 주파수가 2 GHz 증감한 정도에서 상대 이득의 피크 각도가 변이된다. 즉, 사용 주파수에 의해서, 최적인 검지 각도가 변동되는 것을 의미한다. 한편, 실시예 3의 결과는 비교예 1의 결과와 비교하면, 주파수가 변하더라도 상대 이득의 피크는 거의 중첩되어 있고, 빔 방향의 주파수 시프트가 개선되고, 매우 양호한 특성이 실현 가능한 것을 알 수 있었다.

[비교예 2]

도 30에 비교예 2에서의 구성의 사시도를 나타내었다. 실시예 3과 동일한 구성도 16에 나타낸 본 발명에 따른 평면 안테나의 전송 선로 기판 (131)의 상하에 있는 제1 및 제2 실드 스페이서의 거의 전체면에 공극을 설치한 구조로 한 것 이외에, 실시예 3과 동일한 구성으로 하고, 도 30에 나타내는 구조로 하였다.

이 평면 어레이 안테나의 급전부와 제1 패치 패턴 사이의 전송 손실에 대하여 고주파 3차원 전자계 시뮬레이터 HFSS(안소프트사 제조, 상품명)를 이용하여 해석한 결과를 도 31에 나타내었다. 해석한 75 내지 83 GHz의 전체 주파수 대역에 있어서, 전송 손실은 -2 dB 이상으로 매우 컸다.

01 제1 지도체
02 제2 지도체
03 제3 지도체
04a 제1 유전체
04b 제2 유전체
04c 제3 유전체
04d 제4 유전체
05 제1 급전 선로
05a 입력단
06 제1 급전 기판
07a 제5 유전체
07b 제6 유전체
08 제2 급전 선로
08a, 08b 출력단
09 제2 급전 기판
010a 제1 실드 스페이서
010b 제2 실드 스페이서
011a 제3 실드 스페이서
011b 제4 실드 스페이서
012a 제1 패치 패턴
012b 제2 패치 패턴
013 제1 슬릿
014 제2 슬릿
0101 트랜스 선로
0102 정합점
0103 갭
001, 101 안테나부
002 전송 선로부
102 급전 선로부
1 평면 어레이 안테나
103, 303, 403, 503, 903, 1103 급전부
42, 104, 304, 404, 504 급전 선로
1041 급전 선로 상의 슬릿과의 중첩 부분의 중심선
41, 105, 305, 405, 505 방사 소자
106, 306, 406 제1 유전체
43 제1 접속부
52 제2 접속부
24 제2 슬롯
108 금속띠
307, 407, 507 슬릿
308, 408, 508 제1 지도체
110, 310, 410, 510 제1 패치 패턴
111, 311, 411, 511 전송 선로
112, 312, 412, 512 제2 패치 패턴
40, 130, 330, 430, 530, 530' 안테나 기판
131, 331, 431, 531, 531' 전송 선로 기판
123, 323, 423, 523 제2 지도체
315, 415, 515 슬롯 개구
316, 416, 516 도려냄부
120, 320, 420, 520 제1 실드 스페이서
318, 418 제2 유전체
121, 321, 421, 521 제2 실드 스페이서
517 제3 실드 스페이서
519 제4 실드 스페이서
314, 414, 514 제3 지도체
124, 324, 424, 524 도파관 개구

Claims (18)

1. 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b) 사이에 끼워진, 제1 급전 선로 (05)를 구비한 제1 급전 기판 (06)이, 제1 지도체 (01)과 제2 지도체 (02)의 대략 중간에 위치하고 있는 제1 트리플레이트 선로와, 제3 유전체 (04c) 및 제4 유전체 (04d) 사이에 끼워진, 제2 급전 선로 (08)을 구비한 제2 급전 기판 (09)가, 제2 지도체 (02)와 제3 지도체 (03)의 대략 중간에 위치하고 있는 제2 트리플레이트 선로와의 전기적 접속 구조를 갖는 트리플레이트 선로 층간 접속기이며,
   상기 제1 급전 기판 (06) 상에 상기 제1 급전 기판 (06)의 입력단 (05a)로부터 제1 패치 패턴 (012a)를 향해서 연장되는 제1 급전 선로 (05)를 구비하고, 상기 제1 패치 패턴 (012a)는 상기 제1 급전 선로 (05)의 접속 종단부에 형성되어 있고, 상기 제1 급전 기판 (06)의 하부에 제1 실드 스페이서 (010a)가 배치되고, 상기 제1 급전 기판 (06)의 상부에 제2 실드 스페이서 (010b)가 배치되고, 상기 제1 실드 스페이서 (010a) 및 상기 제2 실드 스페이서 (010b)는, 상기 제1 급전 기판 (06)의 하부 및 상부에 상기 제1 유전체 (04a) 및 상기 제2 유전체 (04b)가 형성되도록 상기 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부를 각각에 가지고,
   상기 제2 급전 기판 (09) 상에 제2 패치 패턴 (012b)와, 상기 제2 패치 패턴 (012b)로부터 두 방향으로 출력단 (08a) 및 (08b)까지 연장되는 제2 급전 선로 (08)을 구비하고,
   상기 제2 지도체 (02) 상의 상기 제1 패치 패턴 (012a)와 제2 패치 패턴 (012b)의 대략 중간에 위치하는 부분에 제1 슬릿 (013)을 구비하고,
   상기 제1 슬릿 (013)의 길이 방향이 상기 제2 패치 패턴 (012b)의 길이 방향과 대략 직교하도록 구성되고, 상기 제1 실드 스페이서 (010a)의 도려냄부 (04a)와 상기 제1 패치 패턴 (012a)와 상기 제2 실드 스페이서 (010b)의 도려냄부 (04b)와 상기 제1 슬릿 (013)과 상기 제2 패치 패턴 (012b)가, 제3 지도체 (03)을 적층 방향에서 볼 때 중첩되는 부분을 갖는 트리플레이트 선로 층간 접속기.
2. 제1 유전체 (04a) 및 제2 유전체 (04b) 사이에 끼워진, 제1 급전 선로 (05)를 구비한 제1 급전 기판 (06)이, 제1 지도체 (01)과 제2 지도체 (02)의 대략 중간에 위치하고 있는 제1 트리플레이트 선로와, 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b) 사이에 끼워진, 제2 급전 선로 (08)을 구비한 제2 급전 기판 (09)가, 제2 지도체 (02)와 제3 지도체 (03)의 대략 중간에 위치하고 있는 제2 트리플레이트 선로와의 전기적 접속 구조를 갖는 트리플레이트 선로 층간 접속기이며,
   상기 제1 급전 기판 (06) 상에 상기 제1 급전 기판 (06)의 입력단 (05a)로부터 제1 패치 패턴 (012a)를 향해서 연장되는 제1 급전 선로 (05)를 구비하고, 상기 제1 패치 패턴 (012a)는 상기 제1 급전 선로 (05)의 접속 종단부에 형성되어 있고,
   상기 제1 급전 기판 (06)의 하부에 제1 실드 스페이서 (010a)가 배치되고, 상기 제1 급전 기판 (06)의 상부에 제2 실드 스페이서 (010b)가 배치되고, 상기 제1 실드 스페이서 (010a) 및 상기 제2 실드 스페이서 (010b)는, 상기 제1 급전 선로 (05) 및 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부를 각각에 가지고,
   상기 제2 급전 기판 (09) 상에 제2 패치 패턴 (012b)와, 상기 제2 패치 패턴 (012b)로부터 두 방향으로 출력단 (08a) 및 (08b)까지 연장되는 제2 급전 선로 (08)을 구비하고,
   제2 급전 선로 (08) 및 제2 패치 패턴 (012b)의 하부 및 상부에 제5 유전체 (07a) 및 제6 유전체 (07b)가 위치하도록, 제2 급전 선로 (08) 및 제2 패치 패턴 (012b)를 포함하는 크기이며 제2 급전 선로 (08)의 선로 방향으로 양단에까지 연장되는 유전체를 구성하는 제3 실드 스페이서 (011a) 및 제4 실드 스페이서 (011b)가 배치되고,
   상기 제2 지도체 (02) 상의 상기 제1 패치 패턴 (012a)와 제2 패치 패턴 (012b)의 대략 중간에 위치하는 부분에 제1 슬릿 (013)을 구비하고,
   상기 제1 슬릿 (013)의 길이 방향이 상기 제2 패치 패턴 (012b)의 길이 방향과 대략 직교하도록 구성되고, 상기 제1 실드 스페이서 (010a)의 도려냄부 (04a)와 상기 제1 패치 패턴 (012a)와 상기 제2 실드 스페이서 (010b)의 도려냄부 (04b)와 상기 제1 슬릿 (013)과 상기 제2 패치 패턴 (012b)가, 제3 지도체 (03)을 적층 방향에서 볼 때 중첩되는 부분을 갖는 트리플레이트 선로 층간 접속기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 패치 패턴 (012a)의 급전 선로 방향의 길이 (L1)은 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 1/4 내지 1/2배이고,
   제1 실드 스페이서 (010a) 및 제2 실드 스페이서 (010b)의 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부의 선로 방향에서의 치수 (L2)는 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 0.6배이고,
   제2 패치 패턴 (012b)의 급전 선로 방향의 길이 (L3)은 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 0.35 내지 0.5배이며,
   제1 슬릿 (013)의 제2 패치 패턴 (012b)와 직교하는 방향의 길이 (LS4)는 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 0.4 내지 0.6배인 트리플레이트 선로 층간 접속기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 패치 패턴 (012a)의 형상은 원형이고, 그의 직경 (L4)는 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 1/4 내지 1/2배이며,
   제1 실드 스페이서 (010a), 제2 실드 스페이서 (010b)의 상기 제1 패치 패턴 (012a)를 포함하는 크기로 도려내어진 도려냄부의 형상은 원형이고, 그 직경 (L5)는 사용하는 주파수의 실효 파장 (λg)의 약 0.6배인 트리플레이트 선로 층간 접속기.
5. 안테나부와 전송 선로부를 구비하는 다층 구조의 평면 어레이 안테나에 있어서,
   상기 안테나부는 안테나 기판과 슬릿을 구비한 제1 지도체를 포함하고,
   상기 안테나 기판은 복수의 방사 소자가 대략 1열로 배열된 방사 소자군과, 상기 방사 소자군의 각 방사 소자를 연결하는 급전 선로가 형성되어 이루어지는 안테나 영역을 구비하고,
   상기 전송 선로부는 제1 실드 스페이서, 전송 선로 기판, 제2 실드 스페이서 및 제2 지도체를 이 순서로 구비하고,
   상기 전송 선로 기판은 전송 선로와 상기 전송 선로의 적어도 한쪽 단부에 상기 전송 선로보다 폭이 넓은 패치 패턴을 구비하고,
   상기 급전 선로, 상기 슬릿 및 상기 패치 패턴이 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 거의 대응하는 위치에 구비되고, 상기 슬릿과 상기 급전 선로와의 중첩 부분에서의 급전 선로의 길이 방향의 최대 거리 (d1)과, 상기 슬릿을 상기 급전 선로의 길이 방향에 평행인 두 직선 사이에 끼웠을 때의 상기 두 직선 사이의 거리 (d2)가 (d1)<(d2)가 되도록 슬릿 및 급전 선로의 형상 및 위치 관계가 조정되어 이루어지고,
   상기 패치 패턴은 상기 급전 선로의 길이 방향의 길이가 실효 파장 (λg)의 약 1/4 내지 1/2이고,
   상기 제1 실드 스페이서는 상기 패치 패턴을 둘러싸도록 도려냄부를 구비하고,
   상기 제2 실드 스페이서는 상기 제1 실드 스페이서와 대략 동일한 형상의 도려냄부가 상기 제1 실드 스페이서의 도려냄부에 대응하는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
6. 제5항에 있어서, 평면 어레이 안테나의 두께 방향에서 본 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분에 있어서, 상기 급전 선로의 길이 방향의 한쪽 외연과 상기 슬릿의 한쪽 외연과의 교점 (e)와 급전 선로의 상기 한쪽 외연과 상기 슬릿의 다른한쪽 외연과의 교점 (f)를 연결하는 직선의 중점을 (a1)이라 하고, 상기 급전 선로의 길이 방향의 다른 한쪽 외연과 상기 슬릿의 한쪽 외연과의 교점 (h)와 급전 선로의 상기 다른 한쪽 외연과 상기 슬릿의 다른 한쪽 외연과의 교점 (g)를 연결하는 직선의 중점을 (a2)라 하였을 때에, (a1)과 (a2)를 연결하는 직선과 급전 선로의 길이 방향이 대략 직교하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분이, 그 부분으로부터 급전 선로로 연결되는 한쪽 방사 소자의 수와 다른쪽 방사 소자의 수가 동일한 수가 되는 위치에 있는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
8. 제7항에 있어서, 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분의 상기 급전 선로의 길이 방향의 중심점으로부터, 상기 한쪽 방사 소자 중 중심점으로부터 n번째 방사 소자까지의 급전 선로의 길이 (b1)과, 상기 다른쪽 방사 소자 중 중심점으로부터, 상기 n번째 방사 소자까지의 급전 선로의 길이 (b2)가, (b1)+(사용 주파수 λ의 1/2에 상당하는 길이)≒(b2)가 되도록 각 방사 소자를 배치한 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 급전 선로 상의 상기 급전 선로와 상기 슬릿의 중첩 부분에, 상기 급전 선로보다 폭이 넓은 급전부를 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
10. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 안테나 기판의 상기 방사 소자군 및 급전 선로가 설치된 측에, 제2 유전체와, 상기 방사 소자군에 대응하는 위치에 각 방사 소자보다 큰 슬롯 개구를 갖는 제3 지도체를 이 순서로 배치한 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
11. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 안테나 기판에 상기 안테나 영역을 복수조 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
12. 제11항에 있어서, 상기 안테나 영역을 복수조 갖는 상기 안테나 기판의 상하에 각각의 안테나 영역에 거의 대응하는 도려냄부를 각각 구비하는 제3 및 제4 실드 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
13. 제12항에 있어서, 상기 안테나 영역을 복수조 갖는 상기 안테나 기판 각각의 안테나 영역 사이에 금속띠가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
14. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 안테나 기판과 상기 제1 지도체 사이에 제1 유전체를 갖는 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
15. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 슬릿이 직사각형 또는 타원 형상인 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
16. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2 실드 스페이서는 상기 제1 실드 스페이서와 대략 동일한 두께인 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
17. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 실드 스페이서의 두께는 상기 패치 패턴의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 평면 어레이 안테나.
18. 제5항 또는 제6항에 있어서, 차량 탑재 레이다용인 평면 어레이 안테나.

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